技术特征：
1.一种微裂纹应变传感器，其特征在于：包括柔性基底层、脆性导电薄膜裂纹层和柔性封装层；按质量份数计，所述微裂纹应变传感器原料配方组成包括：所述的柔性基底材料为热固性弹性体、热塑性弹性体、柔性薄膜中的一种或多种；所述的脆性薄膜材料为羧甲基壳聚糖、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、乙烯-醋酸乙烯共聚物、醋酸纤维素、乙基纤维素、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯和聚碳酸脂中的一种或多种；所述的导电填料为碳纳米管、石墨烯、导电炭黑、纳米银线、聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)、聚乙炔、聚苯胺中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的微裂纹应变传感器，其特征在于：所述的热固性弹性体为天然橡胶、天然橡胶胶乳、环氧化天然橡胶、环氧化天然橡胶胶乳、乙丙橡胶、硅橡胶、氟橡胶、丁腈橡胶、丁腈橡胶胶乳、羧基丁腈橡胶胶乳、丁苯橡胶、丁苯橡胶胶乳、羧基丁苯橡胶胶乳、杜仲胶乳和蒲公英胶乳中的一种或多种，所述的热塑性弹性体为苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、乙烯-辛烯共聚物、聚氨酯弹性体和聚酰胺弹性体中的一种或多种；所述的柔性薄膜的材料为聚酰亚胺、聚酯、环烯烃聚合物和液晶聚合物中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的微裂纹应变传感器，其特征在于：所述弹性体交联剂为硫黄硫化剂、过氧化物硫化剂、硅氢加成交联剂、胺类硫化剂和双酚类硫化剂中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的微裂纹应变传感器，其特征在于：所述的弹性体交联助剂为氧化锌、噻唑类促进剂、次硫酰胺类促进剂、秋兰姆类促进剂、硫代甲酸盐类促进剂、胍类促进剂、双酚类促进剂、季铵盐促进剂、季磷盐促进剂、氰脲酸酯类促进剂和过渡金属配位类促进剂中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的微裂纹应变传感器，其特征在于：所述的碳纳米管为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管中的一种或多种；所述的导电炭黑为油炉法导电炭黑、重油复产导电炭黑和电石乙炔导电炭黑中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的微裂纹应变传感器，其特征在于：所述的界面改性剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、铝钛复合偶联剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂中的一种或多种。7.一种微裂纹应变传感器的制备方法，用于制备如权利要求1～6任一项所述的微裂纹应变传感器，其特征在于，包括如下步骤：a)获得柔性基底层，所述柔性基底层为柔性薄膜或弹性体薄膜、或为柔性薄膜-弹性体
薄膜复合柔性基底层；所述弹性体薄膜的制备方法为：在热固性弹性体胶乳或热固性弹性体溶液或热塑性弹性体溶液中依次加入弹性体交联剂、或弹性体交联剂与弹性体交联助剂、或弹性体交联剂与弹性体交联助剂及界面改性剂，混合均匀后，进行成型得到所述弹性体薄膜；b)脆性导电薄膜裂纹层的制备，方法如下：i)将脆性薄膜材料溶解在溶剂中，得到脆性薄膜材料的溶液；ii)将导电填料或导电填料及界面改性剂在超声作用下分散于脆性薄膜材料的溶液中，得到导电填料-脆性薄膜材料悬浮液；iii)将步骤ii)得到导电填料-脆性薄膜材料悬浮液分次涂敷在柔性基底层表面，并加热烘干，在柔性基底层表面形成一层脆性导电薄膜层；iv)采用弯曲或拉伸的方式，使得步骤iii)得到的脆性导电薄膜层上形成均匀的裂纹，得到脆性导电薄膜裂纹层；c)重复步骤a)，得到柔性基底层并将其覆盖在导电薄膜裂纹层表面作为柔性封装层封闭导电薄膜裂纹层，得到微裂纹应变传感器。8.根据权利要求7所述的微裂纹应变传感器的制备方法，其特征在于，步骤a)与步骤b)之间还包括对所述柔性基底层进行表面处理，表面处理方法为电镀、化学镀、电泳、化学热处理、臭氧、等离子和激光表面处理中的一种或多种；步骤iv)后还包括将导电铜片引入脆性导电薄膜裂纹层作为输出电极，步骤c)后还包括将输出电极引出所述柔性封装层。9.根据权利要求7所述的微裂纹应变传感器的制备方法，其特征在于，步骤ii)所述的超声作用时间为0.1～2小时，超声作用功率为100～10000w；步骤iv)所述的弯曲曲率半径为1～5mm，拉伸速率为50～2000cm/min。10.根据权利要求7所述的微裂纹应变传感器的制备方法，其特征在于，增加步骤d)：将步骤c)制备得到的微裂纹应变传感器两端固定，中间悬空，形成弧型结构的微裂纹应变传感器。
技术总结
本发明公开一种微裂纹应变传感器及其制备方法。该微裂纹应变传感器包括由下至上依次层叠的柔性基底层、脆性导电薄膜裂纹层、柔性封装层，引入电极即可实现电学信号输出。制得的脆性导电薄膜涂敷在柔性基底层上，经预弯曲或拉伸形成微裂纹。所述微裂纹应变传感器基于脆性导电薄膜裂纹层与柔性基底层间强烈的相互作用，脆性导电薄膜裂纹层分为靠近柔性基底层的过渡层和远离柔性基底层的本体层，在拉伸、弯曲、触压等各种应变作用下，过渡层与本体层呈现出不同的裂纹扩展形态，在较小应变下(<20％)即可实现电阻值的巨大变化(>50000倍)，具有极为优异的应变传感性能。此种构建微裂纹应变传感器的方法称为Chen-Gong模型。Gong模型。
技术研发人员：陈玉坤 龚舟 孙珂
受保护的技术使用者：中山旺材科技有限公司
技术研发日：2022.05.16
技术公布日：2022/8/26