多模态柔性传感器、制作工艺及其应用的制作方法

本申请涉及传感器，尤其涉及一种多模态柔性传感器、制作工艺及其应用。

背景技术：

1、柔性传感器能够将物理信号转变成电信号，对外部机械刺激进行检测。因其自身柔顺性的特点，柔性传感器可以随基体产生任意的形变，并能保证自身不会因基体的变形而遭到破坏，在可穿戴设备、机器人和虚拟现实人机交互等领域中有着重要的应用。随着应用场合的多样性和控制系统的复杂性，外部机械刺激的方式也越来越多，不同的刺激方式传达的操作信息不同，目前，是通过组合设置多个和多种传感器来实现多参量的检测，然而，可穿戴设备、机器人和虚拟现实人机交互等领域均朝着小型化和轻便化的方向发展，现有的传感器难以满足其应用场景对小型化和轻便化的需求。

技术实现思路

1、本申请的主要目的在于提供一种多模态柔性传感器、制作工艺及其应用，旨在解决现有技术柔性传感器难以满足其应用场景对小型化和轻便化的需求的技术问题。

2、为实现上述目的，本申请还提供一种多模态柔性传感器的制作工艺，所述多模态柔性传感器的制作工艺包括以下步骤：

3、获取电阻材料和弹性基底；

4、对所述弹性基底进行预拉伸，将所述电阻材料固定于预拉伸状态的弹性基底上；

5、释放预拉伸状态的弹性基底，以使得所述电阻材料形成褶皱结构；

6、在所述褶皱结构外添加防护层，得到多模态柔性传感器。

7、可选地，所述电阻材料包括固体电阻材料，所述将所述电阻材料固定于预拉伸状态的弹性基底上的步骤包括：

8、将所述固体电阻材料粘贴于预拉伸状态的弹性基底上。

9、可选地，所述将所述固体电阻材料粘贴于预拉伸状态的弹性基底上的步骤之前，还包括：

10、获取导电材料、弹性基底材料、溶剂、化学发泡剂和固化剂；

11、将导电材料、弹性基底材料、溶剂、化学发泡剂和固化剂混合均匀，得到导电材料混合物；

12、加热固化所述导电材料混合物，得到具有多孔微结构的固体电阻材料。

13、可选地，所述电阻材料包括电阻浆料，所述将所述电阻材料固定于预拉伸状态的弹性基底上的步骤包括：

14、将所述电阻浆料涂布于预拉伸状态的弹性基底上，对涂布于预拉伸状态的弹性基底上的电阻浆料进行加热固化。

15、可选地，所述电阻浆料中包含有导电材料、弹性基底材料、溶剂、化学发泡剂和固化剂。

16、可选地，所述导电材料包括碳纳米管、导电炭黑、石墨烯、纳米银线、聚3，4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐和mxene中的至少一种；

17、所述弹性基底材料包括聚二甲基硅氧烷、硅胶、和热塑性聚氨酯弹性体橡胶中的至少一种；

18、所述溶剂包括硅油；

19、所述化学发泡剂包括碳酸氢铵和碳酸氢钠中的至少一种。

20、本申请还提供一种多模态柔性传感器，所述多模态柔性传感器采用如上所述的多模态柔性传感器的制作工艺制作得到。

21、本申请还提供一种操作信息检测方法，所述操作信息检测方法采用如上所述的多模态柔性传感器进行检测，所述操作信息检测方法包括以下步骤：

22、获取所述多模态柔性传感器的测量电阻和初始电阻；

23、根据所述测量电阻和所述初始电阻，确定作用于所述传感器的操作信息，其中，所述操作信息包括拉伸应变值、接触压力值或弯曲度。

24、本申请还提供一种电子设备，所述电子设备包括：

25、至少一个处理器；以及，

26、与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

27、所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如上所述的操作信息检测方法的步骤。

28、本申请还提供一种存储介质，所述存储介质为计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有实现操作信息检测方法的程序，所述实现操作信息检测方法的程序被处理器执行以实现如上所述的操作信息检测方法的步骤。

29、本申请提供了一种多模态柔性传感器的制作工艺，所述多模态柔性传感器的制作工艺包括以下步骤：获取电阻材料和弹性基底；对所述弹性基底进行预拉伸，将所述电阻材料固定于预拉伸状态的弹性基底上；释放预拉伸状态的弹性基底，以使得所述电阻材料形成褶皱结构；在所述褶皱结构外添加防护层，得到多模态柔性传感器。这样，弹性基底由于其自身具有柔性，可以发生挤压、拉伸、弯折、扭曲等各种形变，而褶皱结构的电阻材料实质上是形态在空间上发生了折叠变化，故而其至少可以发生以下三种形变：回复至其固定于预拉伸状态的弹性基底上时的初始形态、压缩使得褶皱结构相互贴合、在压力作用下发生厚度方向的形变，而这三种形变均会导致电阻值发生变化，且这三种形变分别表征了不同的外部机械刺激方式，也即，可以通过一个多模态柔性传感器实现拉伸应变值、接触压力值和/或弯曲度至少三种参量的检测，相比于通过组合设置多个和多种传感器来实现多参量的检测的方式，可以减少使用的传感器的数量，克服了目前可穿戴设备、机器人和虚拟现实人机交互等领域均朝着小型化和轻便化的方向发展，现有的传感器难以满足其应用场景对小型化和轻便化的需求的技术缺陷，可以有效提高其应用产品的小型化和轻便化。

技术特征：

1.一种多模态柔性传感器的制作工艺，其特征在于，所述多模态柔性传感器的制作工艺包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的多模态柔性传感器的制作工艺，其特征在于，所述电阻材料包括固体电阻材料，所述将所述电阻材料固定于预拉伸状态的弹性基底上的步骤包括：

3.如权利要求2所述的多模态柔性传感器的制作工艺，其特征在于，所述将所述固体电阻材料粘贴于预拉伸状态的弹性基底上的步骤之前，还包括：

4.如权利要求1所述的多模态柔性传感器的制作工艺，其特征在于，所述电阻材料包括电阻浆料，所述将所述电阻材料固定于预拉伸状态的弹性基底上的步骤包括：

5.如权利要求4所述的多模态柔性传感器的制作工艺，其特征在于，所述电阻浆料中包含有导电材料、弹性基底材料、溶剂、化学发泡剂和固化剂。

6.如权利要求3或5所述的多模态柔性传感器的制作工艺，其特征在于，所述导电材料包括碳纳米管、导电炭黑、石墨烯、纳米银线、聚3，4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐和mxene中的至少一种；

7.一种多模态柔性传感器，其特征在于，所述多模态柔性传感器采用如权利要求1-6任一项所述的多模态柔性传感器的制作工艺制作得到。

8.一种操作信息检测方法，其特征在于，所述操作信息检测方法采用如权利要求7所述的多模态柔性传感器进行检测，所述操作信息检测方法包括以下步骤：

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质为计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有实现操作信息检测方法的程序，所述实现操作信息检测方法的程序被处理器执行以实现如权利要求8所述的操作信息检测方法的步骤。

技术总结
本申请公开了一种多模态柔性传感器、制作工艺及其应用，所述多模态柔性传感器的制作工艺包括以下步骤：获取电阻材料和弹性基底；对所述弹性基底进行预拉伸，将所述电阻材料固定于预拉伸状态的弹性基底上；释放预拉伸状态的弹性基底，以使得所述电阻材料形成褶皱结构；在所述褶皱结构外添加防护层，得到多模态柔性传感器。本申请解决了现有技术柔性传感器难以满足其应用场景对小型化和轻便化的需求的技术问题。

技术研发人员：焦健,王党校,陈悦,王小鑫,邱鹏飞,郑凯锋
受保护的技术使用者：鹏城实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13