CN113295191A - 一种仿生竹叶结构柔性应变传感器及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种仿生竹叶结构柔性应变传感器及其制备方法和应用。本发明的传感器制备方法包含以下步骤：(1)通过模板法制备仿生竹叶柔性PDMS薄膜；(2)通过LBL方式喷涂MWCNT/MXene材料在沿纵向预拉伸的仿生竹叶柔性PDMS薄膜表面；(3)放缩后再横向拉伸，得到具有“导向结构‑泊松”裂纹的仿生竹叶结构柔性应变传感器。本发明的传感器不仅可以适应二维和三维微传感中的应用，而且在气体膨胀/收缩监测、液体压力感知、微量物体感知和区分等诸多特殊领域具有广泛的应用前景。

Description

一种仿生竹叶结构柔性应变传感器及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及高分子柔性材料技术领域，特别涉及一种仿生竹叶结构柔性应变传感器及其制备方法和应用。
背景技术
可穿戴式柔性电子应变传感器逐步被投入至日用消费产品、医疗健康、工业和军事等领域，具有广泛的应用和发展前景。未来可穿戴式柔性电子应变传感器研究在广度和深度的发展道路上，将不断与电子医疗、人工智能、生物芯片、大健康、云数据等战略性新兴产业融合创新发展，需要攻关的技术难题不仅仅在于柔性器件本身的超灵敏、宽应变传感范围等传感性能的升级突破。为实现可穿戴式柔性电子应变传感器与多领域技术的融合和应用，其应具备在多维(二维甚或三维)方向上应变传感。
迄今为止，报导较多的可穿戴式柔性电子应变传感器的传感层多为二维导电薄层。当发生应变传感时，二维导电层只能沿应力拉伸在纵向方向所在平面产生裂纹在横向方向扩张，使得柔性传感器只能适应纵向方向的应变传感。此类应变传感器对于横向和z轴(轴)方向应变的独立响应能力较差，限制了其在复杂多维应变检测和与多自由度机械运动监测等方面的广泛应用。
为实现传感器的二维及三维灵敏传感，则理论上需要导电材料在三维方向上发生裂纹效应。因此，需要设计一个多维结构的应力引导基底，以实现基底在不同于应力方向上对导电活性材料的应力传递，形成各向异性导电网络，从而在多方向上都能灵敏地识别应变。因此，选取合适的结构来开发适用于复杂多维应变的柔性传感器具有重要研究意义。
发明内容
本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种仿生竹叶结构柔性应变传感器，具有“导向结构-泊松”裂纹，适用于三维微应变传感，克服了传统柔性传感器在二维和三维微传感中应用的不足。
本发明的另一目的在于提供上述仿生竹叶结构柔性应变传感器的制备方法。
本发明的再一目的在于提供上述仿生竹叶结构柔性应变传感器的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种仿生竹叶结构柔性应变传感器的制备方法，包括以下步骤：
(1)将复刻叶片贴在玻璃上，置于无盖框体内，将双组分室温硫化硅橡胶的组分混匀后浇于复刻叶片的有结构表面，抽真空，固化，脱模，得到竹叶结构阴模模具；再通过双组分室温硫化硅橡胶在阴模模具表面印模处理，得到厚度为0.3-1.0mm的仿生竹叶柔性PDMS薄膜；
(2)将步骤(1)中所述仿生竹叶柔性PDMS薄膜沿纵向预拉伸并固定，在80℃-120℃退火状态下，将γ―氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液和MWCNT/MXene乙醇分散液依次喷涂或旋涂至薄膜表面，去除溶剂；
(3)将薄膜放缩为原始状态，再沿横向拉伸，放缩为原始状态，得到仿生竹叶结构柔性应变传感器，其表面具有裂纹宽度为3.5μm-15.5μm的“导向结构-泊松”裂纹。
步骤(1)中所述复刻叶片优选为毛竹叶片，所复刻的有结构表面为竹叶的背面。
步骤(1)中所述复刻叶片使用前裁剪成8.0×3.0cm大小，洗涤烘干。
所述洗涤优选为采用去离子水洗涤后再以乙醇洗涤。
步骤(1)中所述无盖框体优选为玻璃制，与叶片接触的框体外部的使用硅酮密封胶密封。
步骤(1)中所述无盖框体的规格根据需制备的仿生竹叶柔性PDMS薄膜厚度进行调整；优选底面积为7.0cm×2.6cm、高为2.5mm。
步骤(1)中所述双组分室温硫化硅橡胶的组分混匀优选为至少搅拌10min，之后放置30min以上，直至气泡消失。
步骤(1)中所述抽真空优选为真空度低于0.01Mpa条件下处理0.5-1.5h，以去除双组分室温硫化硅橡胶和模板之间的气泡。
步骤(1)中所述固化优选为60-80℃条件下固化18-26h。
步骤(1)中所述印模处理是将阴模模具再置于所述无盖框体内，倒入所述双组分室温硫化硅橡胶，真空脱泡，平面放置，固化，得到仿生竹叶柔性PDMS薄膜。
印模处理时，所述双组分室温硫化硅橡胶中PDMS的用量根据需制备的仿生竹叶柔性PDMS薄膜厚度进行调整；所述PDMS的用量优选为按照底面积为7.0cm×2.6cm、高为1.0mm的无盖框体加入0.5g-2.5g配比，得到0.3mm-1.0mm厚度的薄膜。
步骤(2)中所述仿生竹叶柔性PDMS薄膜预拉伸前优选裁剪为6.0cm×1.5cm大小。
步骤(2)中所述沿纵向预拉伸的拉伸量优选为15％-55％；更优选为40％。
步骤(2)中所述γ―氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液浓度优选为1-10wt％；更优选为5wt％。
步骤(2)中所述γ―氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液用量优选为按照每1cm2仿生竹叶柔性PDMS薄膜采用0.5-1.5mgγ―氨丙基三乙氧基硅烷配比计算。
步骤(2)中所述MWCNT/MXene乙醇分散液中MWCNT(多壁碳纳米管)和MXene的质量比优选为0.5-3:0.5-3；更优选为1:1。
步骤(2)中所述MWCNT/MXene乙醇分散液中溶质浓度优选为0.2-5mg/mL；更优选为0.5mg/mL。
步骤(2)中所述MWCNT/MXene乙醇分散液用量优选为按照每1cm2仿生竹叶柔性PDMS薄膜采用0.5-1.5mg MWCNT和MXene配比计算。
步骤(2)中所述去除溶剂优选为60-120℃保持30-60min去除溶剂。
步骤(3)中所述沿横向预拉伸的拉伸量优选为15％-55％；更优选为40％。
一种仿生竹叶结构柔性应变传感器，通过上述制备方法制备得到。
上述仿生竹叶结构柔性应变传感器应用于气体膨胀/收缩监测、微量液体压力感知、微量物体感知和区分。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、毛竹背面具有相互平行的山脊形貌导向结构，可以明显地改变传感器表面应力分布，使应力集中在导向结构处，从而形成对横向应变感知灵敏的定向裂纹，竹叶表面存在微纳米结构，可以促进裂纹在传感器表面微结构处形成，从而增大传感器灵敏度。本发明的传感器导向结构为相互平行的山脊形貌，两山脊间的距离150-350μm，山脊高度15-25μm，微纳米结构包含长度10-20μm刺突结构以及200-500nm突触结构。
2、柔性基底具有明显的泊松现象，当发生纵向应变时，横向可以产生明显位移，调控纵向应变量可以形成不同的横向位移量，结合仿生竹叶导向结构基底的应力引导作用，可在传感器表面形成对横向应变敏感的宽度为3.5μm～15.5μm的“导向结构-泊松”裂纹，实现对感知横向应变的灵敏度进行调控，且传感器表面存在对纵向应变感知灵敏的微裂纹，构成各向异性导电网络，从而在多方向上都能敏感的识别应变，实现传感器在二维和三维微传感中的应用。
附图说明
图1为实施例1所制备的传感器PDMS基底SEM图。
图2为实施例1所制备的传感器沿横向应变过程基底的力学模拟图。
图3为实施例1所制备的传感器表面结构的SEM图，其“导向结构-泊松裂纹”宽度约14μm。
图4为实施例1所制备的传感器沿横向拉伸时的灵敏度曲线图。
图5为实施例1所制备的传感器沿纵向拉伸时的灵敏度曲线图。
图6为实施例1所制备的传感器在测试气体膨胀时的实际传感图。
图7为实施例1所制备的传感器在测试微量液体压力时的实际传感图。
图8为实施例1所制备的传感器在测试不同密度微量固体时的实际传感图。
图9为实施例2所制备的传感器(沿纵向预拉伸为20％)的表面结构SEM图，其“导向结构-泊松”裂纹宽度约8μm。
图10为实施例2所制备的传感器沿横向拉伸时的灵敏度曲线图。
图11为实施例2所制备的传感器沿纵向拉伸时的灵敏度曲线图。
图12为实施例3所制备的传感器(沿纵向预拉伸量为0％)的表面结构SEM图。
图13为实施例3所制备的传感器沿横向拉伸时的灵敏度曲线图。
图14为实施例3所制备的传感器沿纵向拉伸时的灵敏度曲线图。
图15为对比例1所制备的传感器沿纵向拉伸时的灵敏度曲线图。
图16为对比例2所制备的传感器沿纵向拉伸时的灵敏度曲线图。
图17为制备仿生竹叶柔性PDMS薄膜的流程示意图。
图18为本发明的传感器上“导向结构-泊松”裂纹示意图。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例和附图对本发明进一步说明。本领域技术人员应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
一种具有“导向结构-泊松裂纹”的仿生竹叶结构柔性传感器，制备方法包括以下步骤：
(1)将毛竹叶片切成8.0×3.0cm大小，去离子水洗涤10min，然后用乙醇洗涤2次，用吹风机烘干。用双面胶带把叶片贴在干净的玻璃上，竹叶背面朝上，在叶片表面盖上底面积为7.0cm×2.6cm、高2.5cm的无盖玻璃框体，与叶片接触的框体外部使用硅酮密封胶进行密封，将40g室温固化PDMS预聚物与固化剂(道康宁DC184，该牌号为双组份室温固化PDMS，已经包含PDMS预聚物和固化剂，预聚物和固化剂的质量比为1:10)混合搅拌10min，在室温下放置至气泡消失(30min)，然后倒在玻璃框体内，在真空干燥箱中真空度0.01Mpa条件下处理1h，以去除PDMS和模板之间的气泡。将烘箱升温至60℃加热24h，待PDMS固化后进行脱模，得到竹叶结构阴模模具，通过印模方式采用上述PDMS预聚物与固化剂(道康宁DC184)制备尺寸7.0cm×2.6cm、厚度0.3mm的仿生竹叶柔性PDMS薄膜；
(2)将所制备的仿生竹叶柔性PDMS薄膜裁剪至6.0cm×1.5cm大小，纵向预拉伸40％后用拉伸夹具固定，拉升夹具放置在表面温度为80℃的金属加热板表面上，在退火状态下喷涂浓度为5wt％的KH550乙醇溶液0.3mL至薄膜表面，接着以逐层涂覆(Layer-by-layer)方式喷涂0.50mg/mLMWCNT(南京先丰纳米材料科技)与0.5mg/mL MXene悬浮液(吉林省11科技，5mg/mL水溶液)(质量比为1:1)6mL于薄膜表面，表面加热至80℃(此处目的为蒸发分散液中的溶剂)，喷涂完成后，温度升高至110℃，保持30min，以去除溶剂；
(3)取出步骤(2)得到的薄膜，放缩为原始状态，再沿着横向均匀拉伸40％，放缩为原始状态，得到仿生竹叶结构柔性应变传感器，其表面形成平均宽度约为14μm的“导向结构-泊松裂纹”。
本实施例制备的仿生竹叶结构柔性应变传感器PDMS基底结构如图1所示。从电镜图中可以看出，仿生柔性基底表面存在明显的平行山脊状导向结构和微米结构。
本实施例制备的仿生竹叶结构柔性应变传感器沿横向应变过程基底的力学模拟如图2所示。从模拟图可以看出，发生横向应变时，导向结构处存在大的应力集中现象，因此可以引导表面传感材料的开裂过程。
本实施例制备传感器过程中对基底进行的预拉伸量为40％。
本实施例制备的传感器表面结构如图3所示，其“导向结构-泊松裂纹”宽度约14μm，且表面具有较多纵向褶皱裂纹。
本实施例制备的传感器具有多段灵敏度应用范围，横向应用具有短程超灵敏(图4)、纵向应用具有长范围多段应用(图5)，具体灵敏度适用区间见表1。
表1
Figure BDA0003068242550000071
从表1中可以看出，具有“导向结构-泊松”裂纹的传感器在应变相同量时横向应用灵敏度远远大于纵向灵敏度。
本实施例制备传感器较现有技术CN109115282A-一种仿生柔性应力-应变传感器的制备方法所值得的传感器灵敏度值35.38有极大的提升。
本实施例制备的传感器在测试往装置中循环注入/抽出5mL、10mL、15mL、20mL气体使测试面发生球面膨胀/收缩时的实际传感性能见图6，传感器可以精确区分曲率半径为0.106、0.196、0.269、0.326的气体膨胀过程。
本实施例制备的传感器在测试微量液体压力时的实际传感性能见图7，传感器可精确监测加水25mL、加水50mL时的过程。
本实施例制备的传感器在测试将1cm3不同密度聚氨酯泡沫在传感器表面放置/取出时的实际传感过程见图8，传感器可区分不同密度泡沫，呈现不同峰值。
实施例2
一种具有“导向结构-泊松裂纹”的仿生竹叶结构柔性应变传感器，制备方法包括以下步骤：
(1)将毛竹叶片切成8.0×3.0cm大小，去离子水洗涤10min，然后用乙醇洗涤2次，用吹风机烘干，用双面胶带把叶片贴在干净的玻璃上，竹叶背面朝上，在叶片表面盖上底面积为7.0cm×2.6cm、高2.5cm的无盖玻璃框体，与叶片接触的框体外部使用硅酮密封胶进行密封，将40g室温固化PDMS预聚物(道康宁DC184)与固化剂(与预聚物的重量比为1:10)的重量比为10:1的室温固化PDMS预聚物与固化剂搅拌10min，在室温下放置(30min)直到气泡消失，然后倒在玻璃框体内，在真空干燥箱中真空度0.01Mpa条件下处理1h以去除PDMS和模板之间的气泡，将烘箱升温至60℃加热24h，待PDMS固化后进行脱模，通过印模方式制备尺寸7.0cm×2.6cm，厚度0.3mm的仿生柔性PDMS薄膜；
(2)将所制备的仿生柔性PDMS薄膜裁剪为6.0cm×1.5cm大小，纵向预拉伸20％后纵向预拉伸40％后用拉伸夹具固定，夹具放置在表面温度为80℃的金属加热板表面上，在退火状态下，喷涂浓度为5wt％的KH550乙醇溶液0.3mL至薄膜表面，接着喷涂以逐层涂覆(Layer-by-layer)方式喷涂0.50mg/mLMWCNT与MXene悬浮液(质量比为1:1)6mL在薄膜表面，表面加热至80℃，喷涂完成后，温度升高至110，保持30分钟，以去除溶剂；
(3)取出步骤(2)得到的薄膜，放缩为原始状态后，再沿着横向均匀拉伸40％，放缩为原始状态，得到仿生竹叶结构柔性应变传感器，其表面形成平均宽度约为8μm的“导向结构-泊松裂纹”。
本实施例制备传感器过程中对基底进行的预拉伸量为20％。
本实施例制备的传感器表面结构如图9所示，其“导向结构-泊松裂纹”宽度约8μm，表面具有较少纵向裂纹。
本实施例制备的传感器具有多段灵敏度应用范围，横向应用具有短程高灵敏(图10)、纵向应用具有长范围多段应用(图11)，具体灵敏度适用区间见表2。
表2
Figure BDA0003068242550000081
通过表2可知，减小预拉伸量后，横向应用灵敏度较实施例1传感器的灵敏度低，但应用距离增大，且纵向应用的灵敏度相比而言降低。
实施例3
一种具有“导向结构-泊松裂纹”的仿生竹叶结构柔性应变传感器，制备方法包括以下步骤：
(1)将毛竹叶片切成8.0×3.0cm大小，去离子水洗涤10min，然后用乙醇洗涤2次，用吹风机烘干。用双面胶带把叶片贴在干净的玻璃上，竹叶背面朝上，在叶片表面盖上底面积为7.0cm×2.6cm、高2.5cm的无盖玻璃框体，与叶片接触的框体外部使用硅酮密封胶进行密封，将40g室温固化PDMS预聚物(道康宁DC184)与固化剂(与预聚物的重量比为1:10)混合搅拌至少10min，在室温下放置至气泡消失(30min)，然后倒在玻璃框体内，在真空干燥箱中真空度0.01Mpa条件下处理1h，以去除PDMS和模板之间的气泡。将烘箱升温至60℃加热24h，待PDMS固化后进行脱模，通过印模方式制备尺寸7.0cm×2.6cm，厚度0.3mm的仿生竹叶柔性PDMS薄膜；
(2)将所制备的仿生竹叶柔性PDMS薄膜裁剪为6.0cm×1.5cm大小固定在拉升夹具上，拉升夹具放置在表面温度为80℃的金属加热板表面上，在退火状态下，喷涂浓度为5wt％的KH550乙醇溶液0.3mL至薄膜表面，接着喷涂以Layer-by-layer方式喷涂0.50mg/mLMWCNT与MXene悬浮液(质量比为1:1)6mL在薄膜表面，表面加热至80℃，喷涂完成后，温度升高至110℃，保持30min，以去除溶剂。
本实施例制备传感器过程中对基底进行的预拉伸量为0％。
本实施例制备的传感器表面结构如图12所示，表面无微观裂纹。
本实施例制备的传感器具有多段灵敏度应用范围，横向应用具有短程高灵敏(图13)、纵向应用具有长范围多段应用(图14)，具体灵敏度适用区间见表3。
表3
Figure BDA0003068242550000091
Figure BDA0003068242550000101
对比于实施例2，横向应用范围增大，但传感器灵敏度降低，纵向灵敏度也略有降低。
实施例4
一种具有“导向结构-泊松裂纹”的仿生竹叶结构柔性应变传感器，制备方法包括以下步骤：
(1)将毛竹叶片切成8.0×3.0cm大小，去离子水洗涤10分钟，然后用乙醇洗涤2次，用吹风机烘干。用双面胶带把叶片贴在干净的玻璃上，竹叶背面朝上，在叶片表面盖上底面积为7.0cm×2.6cm、高2.5cm的无盖玻璃框体，与叶片接触的框体外部使用硅酮密封胶进行密封，将40g室温固化PDMS预聚物与固化剂(与预聚物的重量比为1:10)的重量比为10:1的室温固化PDMS预聚物与固化剂搅拌10min，在室温下放置(30min)直到气泡消失，然后倒在玻璃框体内，在真空干燥箱中真空度低于0.01Mpa条件下处理1h以去除PDMS和模板之间的气泡，将烘箱升温至60℃加热24h，待PDMS固化后进行脱模，通过印模方式制备尺寸7.0cm×2.6cm，厚度0.3mm的仿生柔性PDMS薄膜；
(2)将所制备的薄膜裁剪为6.0cm×1.5cm大小，纵向预拉伸20％后固定在拉伸夹具上，夹具放置在表面温度为80℃的金属加热板表面上，在退火状态下，喷涂浓度为5wt％的KH550乙醇溶液0.3mL至薄膜表面，接着喷涂以逐层涂覆(Layer-by-layer)方式喷涂0.50mg/mLMWCNT与MXene悬浮液(质量比为1:2)6mL在薄膜表面，表面加热至80℃，喷涂完成后，温度升高至110℃，保持30min，以去除溶剂；
(3)取出步骤(2)得到的薄膜，放缩为原始状态后，再沿着横向均匀拉伸40％后放缩为原始状态，，得到仿生竹叶结构柔性应变传感器，其表面形成平均宽度约为8μm的“导向结构-泊松裂纹”。
本实施例制备传感器过程中对基底进行的预拉伸量为20％。
本实施例制备的传感器MWCNT与MXene质量比为1:2。
本实施例制备的传感器具有多段灵敏度应用范围，横向应用具有短程高灵敏、纵向应用具有长范围多段应用，具体灵敏度适用区间见表4。
表4
Figure BDA0003068242550000111
如表4可知，MXene用量增大后，相比于实施例2，横向应用过程灵敏度略有降低，纵向应用过程第三段灵敏度(73)降低较为明显。
需要说明的是，实施例1通过40％预拉伸所制备的“导向结构-泊松”裂纹传感器在微应变传感中优于实施例2通过20％预拉伸所制备的传感器，表明在一定程度上增大预拉伸量制得的传感器有利于提高微传感应用。
对比例1
一种MXene/MWCNT柔性应变传感器，制备方法包括以下步骤：
将柔性PDMS薄膜(深圳华南湘城科技)裁剪为6.0cm×1.5cm大小，固定在夹具上，在退火状态下喷涂浓度为5wt％的KH550乙醇溶液0.3mL至薄膜表面，接着以逐层涂覆(Layer-by-layer)方式喷涂0.50mg/mLMWCNT与MXene悬浮液(质量比为1:1)6mL在薄膜表面，表面加热至80℃，喷涂完成后，温度升高至110℃，保持30min，以去除溶剂，得到传感器。
本对比例为常规PDMS基底所制备传感器，其沿纵向拉伸时灵敏度数据如图15所示，在0-70％应变范围内，其灵敏度数值可以拟合为42和108，灵敏度相对较低，且传感器横向应变时灵敏度和纵向应变相同。
对比例2
一种MXene/MWCNT柔性应变传感器，制备方法包括以下步骤：
将柔性PDMS薄膜裁剪为6.0cm×1.5cm大小，预拉伸40％后固定在夹具上，在退火状态下，喷涂浓度为5wt％的KH550乙醇溶液0.3mL至薄膜表面，接着以逐层涂覆(Layer-by-layer)方式喷涂0.50mg/mL，MWCNT与MXene悬浮液(质量比为1:1)6mL在薄膜表面，表面加热至80℃，喷涂完成后，温度升高至110℃，保持30min，以去除溶剂，降温后放缩至原始状态，得到传感器。
本对比例为常规PDMS基底所制备传感器，预拉升量为40％，其沿纵向拉伸时灵敏度数据如图16所示，在0-70％应变范围内，其灵敏度数值可以拟合为6和88，在预拉伸量范围内灵敏度低，应用不区分方向性。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种仿生竹叶结构柔性应变传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将复刻叶片贴在玻璃上，置于无盖框体内，将双组分室温硫化硅橡胶的组分混匀后浇于复刻叶片的有结构表面，抽真空，固化，脱模，得到竹叶结构阴模模具；再通过双组分室温硫化硅橡胶在阴模模具表面印模处理，得到厚度为0.3-1.0mm的仿生竹叶柔性PDMS薄膜；
(2)将步骤(1)中所述仿生竹叶柔性PDMS薄膜沿纵向预拉伸并固定，在80℃-120℃退火状态下，将γ―氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液和MWCNT/MXene乙醇分散液依次喷涂或旋涂至薄膜表面，去除溶剂；
(3)将薄膜放缩为原始状态，再沿横向拉伸，放缩为原始状态，得到仿生竹叶结构柔性应变传感器，其表面具有裂纹宽度为3.5μm-15.5μm的“导向结构-泊松”裂纹。
2.根据权利要求1所述仿生竹叶结构柔性应变传感器的制备方法，其特征在于，
步骤(1)中所述复刻叶片为毛竹叶片，所复刻的有结构表面为竹叶的背面；
步骤(1)中所述印模处理是将阴模模具再置于所述无盖框体内，倒入双组分室温硫化硅橡胶，真空脱泡，平面放置，固化，得到仿生竹叶柔性PDMS薄膜。
3.根据权利要求2所述仿生竹叶结构柔性应变传感器的制备方法，其特征在于，
步骤(1)中所述无盖框体的规格为底面积为7.0cm×2.6cm、高为2.5cm；
印模处理时，所述双组分室温硫化硅橡胶中PDMS的用量为按照底面积为7.0cm×2.6cm、高为1.0mm的无盖框体加入0.5g-2.5g配比，得到0.3mm-1.0mm厚度的薄膜。
4.根据权利要求1所述仿生竹叶结构柔性应变传感器的制备方法，其特征在于，
步骤(1)中所述复刻叶片使用前裁剪成8.0×3.0cm大小，洗涤烘干；
所述洗涤为采用去离子水洗涤后再以乙醇洗涤；
步骤(1)中所述无盖框体为玻璃制，与叶片接触的框体外部的使用硅酮密封胶密封；
步骤(1)中所述双组分室温硫化硅橡胶的组分混匀至少搅拌10min，之后放置30min以上，直至气泡消失；
步骤(1)中所述抽真空为真空度低于0.01Mpa条件下处理0.5-1.5h；
步骤(1)中所述固化为60-80℃条件下固化18-26h。
5.根据权利要求1所述仿生竹叶结构柔性应变传感器的制备方法，其特征在于，
步骤(2)中所述沿纵向预拉伸的拉伸量为15％-55％；
步骤(3)中所述沿横向预拉伸的拉伸量为15％-55％。
6.根据权利要求5所述仿生竹叶结构柔性应变传感器的制备方法，其特征在于，
步骤(2)中所述沿纵向预拉伸的拉伸量为40％；
步骤(3)中所述沿横向预拉伸的拉伸量为40％。
7.根据权利要求1所述仿生竹叶结构柔性应变传感器的制备方法，其特征在于，
步骤(2)中所述γ―氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液用量为按照每1cm2仿生竹叶柔性PDMS薄膜采用0.5-1.5mgγ―氨丙基三乙氧基硅烷配比计算；
步骤(2)中所述MWCNT/MXene乙醇分散液中MWCNT(多壁碳纳米管)和MXene的质量比为0.5-3:0.5-3；
步骤(2)中所述MWCNT/MXene乙醇分散液用量为按照1cm2仿生竹叶柔性PDMS薄膜采用0.5-1.5mg MWCNT和MXene配比计算；
步骤(2)中所述γ―氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液浓度为1-10wt％；
步骤(2)中所述MWCNT/MXene乙醇分散液中溶质浓度为0.2-5mg/mL；
步骤(2)中所述仿生竹叶柔性PDMS薄膜预拉伸前裁剪为6.0cm×1.5cm大小；
步骤(2)中所述去除溶剂为60-120℃保持30-60min去除溶剂。
8.根据权利要求7所述仿生竹叶结构柔性应变传感器的制备方法，其特征在于，
步骤(2)中所述MWCNT/MXene乙醇分散液中MWCNT(多壁碳纳米管)和MXene的质量比为1:1；
步骤(2)中所述γ―氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液浓度为5wt％；
步骤(2)中所述MWCNT/MXene乙醇分散液的浓度为0.5mg/mL。
9.一种仿生竹叶结构柔性应变传感器，其特征在于，通过权利要求1-8任一项所述制备方法制备得到。
10.权利要求9所述仿生竹叶结构柔性应变传感器应用于气体膨胀/收缩监测、微量液体压力感知、微量物体感知和区分。
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