本發(fā)明涉及柔性壓力傳感器的制備，尤其涉及一種基于再生膠原蛋白薄膜的柔性壓力傳感器的制備方法。

背景技術(shù)：

柔性壓力傳感器是一種能在壓力作用下發(fā)生形變，并將形變通過電信號的形式表現(xiàn)出來的新型傳感器，由于其具有如人體皮膚一樣對外界的感知能力，因此往往被用于仿生“電子皮膚”系統(tǒng)。柔性傳感器相對于傳統(tǒng)傳感器，具有柔性化，可拉伸，靈敏度高等性能，因此受到了人們的廣泛關(guān)注，被廣泛的應(yīng)用于機(jī)器人，可穿戴設(shè)備，人機(jī)交互等領(lǐng)域。近年來，電子傳感技術(shù)和有機(jī)電子學(xué)的迅速發(fā)展促進(jìn)了柔性壓力傳感器的發(fā)展，而壓力傳感器作為一類信息采集器件也受到了越來越大的關(guān)注，得益于有機(jī)材料出色的柔韌性、低成本以及可大面積集成的特性，現(xiàn)如今大部分柔性壓力傳感器都是基于有機(jī)材料PET,PDMS等聚合物制得。然而由于這些高分子材料欠缺生物相容性，由此制得的可穿戴電子設(shè)備易造成人體的不適，同時由于其難以降解，易造成環(huán)境的污染等問題，因此尋找對環(huán)境更加友好的滿足人體舒適度的基底材料近年來引起了普遍的關(guān)注。

本發(fā)明針對柔性壓力傳感器存在的技術(shù)問題，以具有生物相容性和降解性的天然高分子-膠原蛋白為原料，開發(fā)了一種基于再生膠原蛋白薄膜的柔性壓力傳感器的制備方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于再生膠原蛋白薄膜的柔性壓力傳感器的制備方法，結(jié)合半導(dǎo)體技術(shù)，利用碎皮材料易獲取、溶解方法簡單環(huán)保和所得薄膜的柔韌性和生物可降解性等特性，發(fā)明了一種工藝簡單的制備高性能柔性壓力傳感器的方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下措施達(dá)到：

一種基于再生膠原蛋白薄膜的柔性壓力傳感器的制備方法，將皮粉溶解于離子液體中形成均一透明的膠原蛋白溶液，將所述的膠原蛋白溶液旋涂在基底上形成一層均勻的薄膜，然后將基底浸泡于去離子水中，洗滌，再將薄膜取出干燥至恒重，得到再生的膠原蛋白薄膜；用模版的方法在一張膠原蛋白薄膜上涂覆一層電極，用旋涂的方法在另一張膠原蛋白薄膜上涂覆一層導(dǎo)電材料，然后將兩層接觸(將電極和導(dǎo)電材料置于兩層膠原蛋白薄膜之間)，壓緊，即完成柔性壓力傳感器的制備。

所述的皮粉由富含膠原蛋白的動物皮制成；所述的動物皮優(yōu)選為牛皮或羊皮。

所述的離子液體為能溶解皮粉的離子液體，優(yōu)選為1-乙基-3-甲基咪唑氯鹽、1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽([BMIM]Cl)、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯鹽、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽([EMIM]Ac)或1-丁基-3-甲基咪唑醋酸鹽。進(jìn)一步優(yōu)選為[BMIM]Cl或[EMIM]Ac。

所述皮粉與離子液體的質(zhì)量比為1:100～30:100，優(yōu)選5：100～20：100。

所述的基底為玻璃片、硅片或者聚四氟乙烯板。

將所述的膠原蛋白溶液旋涂在基底上形成的薄膜的膜厚度為500nm-10μm，優(yōu)選1μm-5μm。

所述的模版的方法為本領(lǐng)域所公知。即用一個制作好的模具，然后將電極溶液噴上去，根據(jù)不同的需求，這個模具可以制作成不同的形狀。

所述電極的形狀為叉指形、對稱型指形、中心環(huán)繞形或樹形。

所述導(dǎo)電材料包括為碳材料或?qū)щ娊饘?；?yōu)選為碳納米管、銀納米線。

采用上述的方法制備的生物可降解的高性能柔性壓力傳感器。

采用上述的方法制備的柔性壓力傳感器在傳感領(lǐng)域的應(yīng)用。

本發(fā)明的有益效果：

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的優(yōu)勢有：

首先，傳統(tǒng)的柔性壓力傳感器選用的基底材料一般是由單體合成的聚合物，這類聚合物容易造成人體皮膚的不適，而且在自然環(huán)境中大多數(shù)要經(jīng)過比較長的時間才能降解，造成環(huán)境污染。同時一般提取膠原蛋白的方法通常為酸法，堿法或者酶法，而本發(fā)明是將工業(yè)丟棄的皮革固廢物打成皮粉，直接放入離子液體中進(jìn)行溶解再生，得到柔性并具有一定透明度的生物可降解薄膜。

其次，本發(fā)明以上述薄膜為基底，制作了柔性并且生物可降解的壓力傳感器，該器件導(dǎo)電層來源豐富，制作方法簡單，對環(huán)境要求寬松。

最后，本發(fā)明所制備的基于再生膠原蛋白薄膜的柔性壓力傳感器應(yīng)用比較廣泛，可以用來實(shí)時監(jiān)測人體活動，發(fā)音識別等，這些廣泛應(yīng)用對穿戴式傳感器件的開發(fā)、推廣具有深遠(yuǎn)的意義。

附圖說明

圖1為制作的柔性壓力傳感器照片。

圖2為本發(fā)明基于再生膠原蛋白薄膜的柔性壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖：其中兩層薄膜分別涂覆銀納米線和叉指電極。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例得到的柔性壓力傳感器在不同壓強(qiáng)下的電流-電壓測試曲線。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例得到的柔性壓力傳感器在手指彎曲活動中的應(yīng)用。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例得到的柔性壓力傳感器在發(fā)音識別中的應(yīng)用。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例只是用于更加清楚地說明本發(fā)明的性能，而不能僅局限于下面的實(shí)施例。

實(shí)施例1

稱取5g離子液體[BMIM]Cl置于50ml圓底燒瓶中，逐步加入300mg牛皮粉進(jìn)行溶解，形成均一透明的溶液，經(jīng)過旋涂在玻璃片上形成一層均勻的3μm的薄膜，然后將玻璃板靜置浸泡于去離子水中，每隔0.5h更換一次去離子水，共更換3次。然后將膜取出干燥至恒重，得到再生的膠原蛋白薄膜。用模板的方法在一張薄膜上涂覆一層叉指電極，用旋涂的方法在另一薄膜上涂覆一層銀納米線，然后將兩層接觸(將叉指電極和銀納米線置于兩層膠原蛋白薄膜之間)，壓緊，即完成柔性壓力傳感器的制備。所得柔性壓力傳感器在不同壓強(qiáng)下的電流-電壓測試曲線如圖3所示，將其用于手指彎曲活動中測試曲線如圖4所示。

實(shí)施例2

稱取5g離子液體[EMIM]Ac于50ml圓底燒瓶中，逐步加入500mg打碎的牛皮粉進(jìn)行溶解，形成均一透明的糖稀狀溶液，經(jīng)過旋涂在玻璃片上形成一層均勻的1μm的薄膜，然后將玻璃板靜置浸泡于去離子水中，每隔0.5h更換一次去離子水，共更換3次。然后將膜取出干燥至恒重，得到再生的膠原蛋白薄膜。用模板的方法在一張薄膜上涂覆一層樹形電極，用旋涂的方法在另一薄膜上涂覆碳納米管，然后將兩層接觸(將叉指電極和銀納米線置于兩層膠原蛋白薄膜之間)，壓緊，即完成柔性壓力傳感器的制備。將其用于發(fā)音識別測試曲線如圖5所示。

實(shí)施例3

稱取5g離子液體[BMIM]Cl于50ml圓底燒瓶中，逐步加入1000mg打碎的牛皮粉進(jìn)行溶解，形成均一透明的糖稀狀溶液，經(jīng)過旋涂在玻璃片上形成一層均勻的5μm的薄膜，然后將玻璃板靜置浸泡于去離子水中，每隔0.5h更換一次去離子水，共更換3次。然后將膜取出干燥至恒重，得到再生的膠原蛋白薄膜。用模板的方法在一張薄膜上涂覆一層樹形電極，用旋涂的方法在另一薄膜上涂覆碳納米管，然后將兩層接觸(將叉指電極和銀納米線置于兩層膠原蛋白薄膜之間)，壓緊，即完成柔性壓力傳感器的制備。