CN114438663A - 一种透气液态金属基弹性导体复合膜、制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种透气液态金属基弹性导体复合膜、制备方法及应用，涉及柔性导电材料技术领域，所述制备方法包括如下步骤：步骤S1：将弹性体与有机溶剂混合得到弹性纺丝溶液，将所述弹性纺丝溶液电纺于接收基体上，得到弹性纺丝基膜层；步骤S2：将液态金属通过高压喷涂于所述弹性纺丝基膜层上，得到液态金属丝/弹性纺丝基膜复合层；步骤S3：采用步骤S1中的所述弹性纺丝溶液，经电纺于所述液态金属丝/弹性纺丝基膜复合层上，得到透气液态金属基弹性导体复合膜。本发明在具有优良的导电率和导电稳定性的前提下，还具有优异的透气透水性能，极大地提高了可穿戴产品的舒适性，同时制备方法简单，可大面积制备。

Description

一种透气液态金属基弹性导体复合膜、制备方法及应用
技术领域
本发明涉及柔性导电材料技术领域，具体而言，涉及一种透气液态金属基弹性导体复合膜、制备方法及应用。
背景技术
随着可穿戴便携式电子产品的趋势化发展，柔性导电材料得到了广泛的关注。其中，液态金属基导电材料因其与弹性材料具有良好的结合性使其在柔性电子领域被广泛应用。在使用过程中，由于液态金属基的导电材料因其流动性往往需要封装，以防止液态金属的渗漏。但是防渗漏封装容易造成液态金属基类的柔性导电材料的透气性、透水性差，且材料厚度大，若长期贴附人体表皮则会造成皮肤不适、发炎等症状，并且制备过程需要控制精确，因此不适宜大面积制备。
发明内容
本发明解决的问题是液态金属基导电材料透气透水性差以及不适于大面积制备的至少一个方面。
为解决上述问题，本发明提供一种透气液态金属基弹性导体复合膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1：将弹性体与有机溶剂混合得到弹性纺丝溶液，将所述弹性纺丝溶液电纺于接收基体上，得到弹性纺丝基膜层；
步骤S2：将液态金属通过高压喷涂于所述弹性纺丝基膜层上，得到液态金属丝/弹性纺丝基膜复合层；
步骤S3：采用步骤S1中的所述弹性纺丝溶液，经电纺于所述液态金属丝/弹性纺丝基膜复合层上，得到透气液态金属基弹性导体复合膜。
进一步地，步骤S1中，所述弹性体包括聚氨酯、聚二甲基硅氧烷和ECO-FLEX中的至少一种。
进一步地，步骤S1中，所述有机溶剂包括六氟异丙醇、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃和甲苯中的至少一种。
进一步地，步骤S1中，所述接收基体包括滚筒，所述弹性纺丝溶液沿所述滚筒的周向电纺于所述滚筒的外侧壁上。
进一步地，还包括步骤S11，在所述弹性纺丝基膜层上增设模板，涂覆电极导电材料后，揭下所述模板，得到覆盖有电极层的弹性纺丝基膜层。
进一步地，步骤S3中，所述液态金属包括镓基液态金属，所述镓基液态金属包括液态镓铟合金或液态镓铟锡合金。
进一步地，步骤S1或步骤S3中，所述电纺时的供液速度包括0.01ml/min-3ml/min，外加正电压为5-30KV，电纺喷头与所述接收基体或所述液态金属丝/弹性纺丝基膜复合层的距离为8-20cm。
进一步地，步骤S2中，所述高压喷涂的喷头直径包括20-120μm，所述高压喷涂的压强包括0.4-1.0MPa。
本发明所述的透气液态金属基弹性导体复合膜的制备方法相较于现有技术的优势在于，本发明通过静电纺丝技术将弹性纺丝溶液制备成弹性纺丝，将弹性纺丝堆积于接收基体上得到弹性纺丝基膜层，再将弹性纺丝置于液态金属丝/弹性纺丝基膜复合层上，对液态金属丝/弹性纺丝基膜复合层进行封层，得到透气液态金属基弹性导体复合膜，由弹性纺丝堆叠形成弹性纺丝基膜层具有优异的透气透水性能，极大地提高了可穿戴产品的舒适性。本发明中通过高压针管将液态金属以高压喷涂的方式制成液态金属丝，并被弹性纺丝包覆形成透气液态金属基弹性导体复合膜，液态金属丝有效降低了液态金属易渗漏的问题，同时在保持导电率和导电稳定性的前提下，进一步增强了透气透水性能，且制备方法简单，更有利于大面积制备。
本发明还提供了一种透气液态金属基弹性导体复合膜，根据所述的透气液态金属基弹性导体复合膜的制备方法制得。
本发明所述的透气液态金属基弹性导体复合膜相较于现有技术的优势与所述的透气液态金属基弹性导体复合膜的制备方法相较于现有技术的优势相同，在此不再赘述。
本发明还提供了一种所述的透气液态金属基弹性导体复合膜的应用，所述透气液态金属基弹性导体复合膜在可穿戴电子产品中的应用。
本发明所述的透气液态金属基弹性导体复合膜的应用，通过将透气液态金属基弹性导体复合膜应用于可穿戴电子产品中，相对于现有技术，所述透气液态金属基弹性导体复合膜具有优异的透气透水性，更适于贴附人体表皮，降低出现皮肤不适的概率，因此在可穿戴电子产品中具有良好的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例中的透气液态金属基弹性导体复合膜的制备流程图；
图2为本发明实施例中的弹性纺丝溶液制备成弹性纺丝基膜层的结构示意图；
图3为本发明实施例中的高压喷涂液态金属过程的结构示意图；
图4为本发明实施例中的对液态金属丝/弹性纺丝基膜复合层进行封层过程的结构示意图；
图5为本发明实施例中的透气液态金属基弹性导体复合膜结构示意图。
附图标记说明：
1-弹性纺丝溶液；2-滚筒；3-弹性纺丝基膜层；4-电极层；5-液态金属；6-液态金属丝；7-弹性纺丝封层。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
需要说明的是，在本申请实施例的描述中，术语“一些具体的实施例”的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
结合图1至图5所示，本发明实施例提供一种透气液态金属基弹性导体复合膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1：将弹性体与有机溶剂混合得到弹性纺丝溶液1，将弹性纺丝溶液1电纺于接收基体上，得到弹性纺丝基膜层3；
步骤S2：将液态金属5高压喷涂于弹性纺丝基膜层3上，得到液态金属丝/弹性纺丝基膜复合层；
步骤S3：采用步骤S1中的弹性纺丝溶液1，经电纺于液态金属丝/弹性纺丝基膜复合层上，得到透气液态金属基弹性导体复合膜。
本发明实施例中的透气液态金属基弹性导体复合膜的制备方法通过静电纺丝技术将弹性纺丝溶液1制备成弹性纺丝，将弹性纺丝堆积于接收基体上得到弹性纺丝基膜层3，再将弹性纺丝置于液态金属丝/弹性纺丝基膜复合层上，形成弹性纺丝封层7对液态金属丝/弹性纺丝基膜复合层进行封层，得到透气液态金属基弹性导体复合膜，由弹性纺丝堆叠形成弹性纺丝基膜层3具有优异的透气透水性能，极大地提高了可穿戴产品的舒适性。本发明实施例中通过将液态金属5以高压喷涂的方式制成液态金属丝6，并被弹性纺丝包覆形成透气液态金属基弹性导体复合膜，液态金属丝6有效降低了液态金属5易渗漏的问题，同时在保持导电率和导电稳定性的前提下，进一步增强了透气透水性能，且制备方法简单，更有利于大面积制备。
在一些具体的实施例中，步骤S1中的弹性体优选为热塑性聚氨酯(TPU)，由热塑性聚氨酯与六氟异丙醇混合配置成弹性纺丝溶液1，所述聚氨酯占所述弹性纺丝溶液1的质量比浓度为3wt％-6wt％，较佳地，质量比浓度为5wt％时，纺丝效果最佳。
结合图2至图4所示，在一些具体的实施例中，步骤S1中的接收基体可以是板状的接收基体，例如不锈钢板，或者其他形状的接收基体。本实施例中不对接收基体的形状规格做具体的限制，凡是能够配合电纺并接收弹性纺丝的接收基体都可以加以运用。在一些优选的实施例中，接收基体为滚筒2，所述滚筒2为圆柱形导电体，如金属材质的滚筒，具有光滑的或适于弹性纺丝堆积的外壁，滚筒2的轴向连接有转轴，用于带动滚筒2转动，弹性纺丝溶液1沿所述滚筒2的周向电纺，具体为在电纺时，在弹性纺丝端加设正高压，在滚筒2端加设负高压，并在接收弹性纺丝的过程中，滚筒2以一定的速度旋转，以使弹性纺丝均匀分布在滚筒2的外侧壁上形成透气透水性良好的弹性纺丝基膜。
在一些具体的实施例中，步骤S1中，弹性体除聚氨酯外，还包括聚二甲基硅氧烷和ECO-FLEX中的至少一种。由此，配置形成的弹性纺丝溶液1具有良好的纺丝效果，以此形成的弹性纺丝基膜成膜效果优异，且具有良好的稳定性，更适于弹性导电材料。
在一些具体的实施例中，步骤S1中，有机溶剂包括六氟异丙醇、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃和甲苯中的至少一种。本实施例中的有机溶剂能够与上述实施例中的弹性体良好地结合形成适于电纺的弹性纺丝溶液1，且伴随着纺丝过程，有机溶剂挥发后，形成稳定的弹性纺丝。由此，无需多余操作，即可简化纺丝制备过程。
如图3和图4所示，在一些具体的实施例中，还包括步骤S11，在弹性纺丝基膜层3上增设模板，涂覆电极导电材料后，揭下模板，得到覆盖有电极层4的弹性纺丝基膜层3。本实施例中为了形成一定形状分布的电极，在弹性纺丝基膜层3上增加具有特定形状或图案的模板，将电极导电材料涂覆后，取下模板，形成覆盖有特定形状或图案的电极层4的弹性纺丝基膜层3，在后期经过液态金属5高压喷涂形成导电层、弹性纺丝溶液1电纺形成封层后，可利用电极层4连接外部设备，例如检测设备，对透气液态金属基弹性导体复合膜的导电性能进行检测等。本实施例中制备电极层4的方法简单，效率高。
在一些具体的实施例中，电极导电材料包括银纳米线、镓基液态金属5与弹性体混合导电材料、碳纳米管、碳纤维、石墨片或炭黑中的至少一种。本实施例中的电极导电材料优选银纳米线，为了减少电极层4对透气液态金属基弹性导体复合膜整体透气透水性能的影响，在一些优选的实施例中，将银纳米线与乙醇溶剂混合，并通过静电纺丝技术纺丝与覆盖有模板的弹性纺丝基膜层3上，形成电极层4。由此，仅利用静电纺丝设备即可实现制备电极层4，效率高且成本低。
在一些具体的实施例中，步骤S3中，液态金属5包括镓基液态金属，镓基液态金属包括液态镓铟合金或液态镓铟锡合金。
本实施例镓基液态金属5中，优选液态镓铟合金作为液态金属5导电层材料，具体地，液态镓铟合金为共晶镓铟合金，其中镓元素和铟元素的质量比为75.5:24.5，导电性能优异适于高压喷涂形成液态金属丝6。在本实施例的基础上进一步扩展，可将镓基液态金属与弹性体混合形成的高粘度导电材料进行高压喷涂，形成丝状的高粘度导电层，进一步提高与弹性纺丝基膜层3的结合稳定性，以及透气液态金属基弹性导体复合膜的弹性和整体稳定性。
在一些具体的实施例中，步骤S1或步骤S3中，电纺时的供液速度包括0.01ml/min-3ml/min，外加正电压为5-30KV，电纺喷头与接收基体或液态金属丝/弹性纺丝基膜复合层的距离为8-20cm。
如图2至图4所示，本实施例中，针对弹性纺丝溶液1通过电纺制备弹性纺丝的过程，静电纺丝设备的喷头的供液速度为0.01ml/min-3ml/min时的纺丝效果最优，优选地，电纺喷头端加正电压5-30KV，接收基体加负电压。在一些具体的实施例中，电纺喷头与接收基体或液态金属丝/弹性纺丝基膜复合层的距离更有利于弹性纺丝形成透气透水性良好的弹性纺丝基膜层3和覆盖在液态金属丝/弹性纺丝基膜复合层上的封层。
在一些具体的实施例中，步骤S2中，高压喷涂的喷头直径包括20-120μm，所述高压喷涂的压强包括0.4-1.0MPa。本实施例中，对高压喷涂所采用的设备不做具体限制，凡是能够将液态金属进行高压喷涂形成液态金属丝的设备均可以加以运用。在一些优选的实施例中，可选用针管，有利于形成直径可控的液态金属丝。具体地，在针管中加入液态金属5，并加高压同时控制针管的喷头直径，高压喷涂时，根据设置的针管喷头的直接形成直径为20-120μm范围内的液态金属丝6。由此，形成连续的液态金属丝6，进而形成的液态金属丝导电层，其导电性能稳定且具有较佳的透气透水性。
本发明实施例还提供了一种透气液态金属基弹性导体复合膜，根据所述的透气液态金属基弹性导体复合膜的制备方法制得。
如图5所示，本实施例中，由上述透气液态金属基弹性导体复合膜的制备方法制得的透气液态金属基弹性导体复合膜，经测试，其透水性和透气性均高于目前市场所用医用敷料。本发明所述的透气液态金属基弹性导体复合膜的其他优势与所述的透气液态金属基弹性导体复合膜的制备方法相较于现有技术的优势相同，在此不再赘述。
本发明实施例还提供了一种所述透气液态金属基弹性导体复合膜在可穿戴电子产品中的应用。
本发明实施例提供的一种所述透气液态金属基弹性导体复合膜在可穿戴电子产品中的应用，通过将透气液态金属基弹性导体复合膜应用于可穿戴电子产品中，相对于现有技术，本发明实施例具有优异的透气透水性，更适于贴附人体表皮，降低出现皮肤不适的概率，因此在可穿戴电子产品中具有良好的应用前景。
实施例1
本实施例中的透气液态金属基弹性导体复合膜的制备方法的具体操作如下：
步骤S1：将热塑性聚氨酯与六氟异丙醇混合配置成弹性纺丝溶液1，所述聚氨酯占所述弹性纺丝溶液1的质量比浓度为5wt％。将弹性纺丝溶液1加入到静电纺丝设备的中，采用单喷头纺丝，将电纺喷头放置于距离接收滚筒210cm，电纺喷头端加正电压9KV，滚筒2端加负电压，同时设定电纺的供液速度为0.03ml/min，滚筒2以60r/min的转速转动，开始纺丝，直至在滚筒2上形成符合要求的弹性纺丝基膜层3。
在滚筒2的弹性纺丝基膜层3上覆盖模板，将银纳米线与乙醇混合得到电极纺丝溶液。将电极纺丝溶液加入到静电纺丝设备中，在覆盖有模板的弹性纺丝基膜层3进行电纺，得到覆盖有电极层4的弹性纺丝基膜层3。
步骤S2：将液态镓铟合金加入到针管中，针管中加高压0.6MPa，针管的喷头直径为60μm。转动滚筒2，进行高压喷涂前，可在弹性纺丝基膜层3或者覆盖有电极层4的弹性纺丝基膜层3上加设模具，然后进行高压喷涂，同时，让针管在接收滚筒2上沿滚筒2的轴向来回移动，以将液态镓铟合金丝均匀分布形成导电层。其中液态镓铟合金为共晶镓铟合金，其镓元素和铟元素的质量比为75.5:24.5。
步骤S3：重复步骤S1中的弹性纺丝过程，接收基体为覆盖有液体镓铟合金丝/弹性纺丝基膜复合层的滚筒2或者设有电极层4的液体镓铟合金丝/弹性纺丝基膜复合层的滚筒2，最后得到透气液态金属基弹性导体复合膜。
本实施例中的透气液态金属基弹性导体复合膜经测试，所制备的材料初始表面方阻为(150.69±62.69mΩ/sq)，在470％的拉伸下，电阻变化率ΔR/R0为8.88％。并且其透水性是目前市场所用医用敷料透水性的2倍，其透气性是医用敷料透气性的1.5倍。
实施例2
本实施例中的透气液态金属基弹性导体复合膜的制备方法的具体操作如下：
步骤S1：将热塑性聚氨酯与六氟异丙醇混合配置成弹性纺丝溶液1，所述聚氨酯占所述弹性纺丝溶液1的质量比浓度为3wt％。将弹性纺丝溶液1加入到静电纺丝设备的中，采用双喷头纺丝，将电纺喷头放置于距离接收滚筒28cm，电纺喷头端加正电压5KV，滚筒2端加负电压，同时设定电纺的供液速度为0.01ml/min，滚筒2以60r/min的转速转动，开始纺丝，直至在滚筒2上形成符合要求的弹性纺丝基膜层3。
在滚筒2的弹性纺丝基膜层3上覆盖模板，将银纳米线与乙醇混合得到电极纺丝溶液。将电极纺丝溶液加入到静电纺丝设备中，在覆盖有模板的弹性纺丝基膜层3进行电纺，得到覆盖有电极层4的弹性纺丝基膜层3。
步骤S2：将液态镓铟合金加入到针管中，针管中加高压0.4MPa，针管的喷头直径为20μm。转动滚筒2，进行高压喷涂前，可在弹性纺丝基膜层3或者覆盖有电极层4的弹性纺丝基膜层3上加设模具，然后进行高压喷涂，同时，让针管在接收滚筒2上沿滚筒2的轴向来回移动，以将液态镓铟合金丝均匀分布形成导电层。其中液态镓铟合金为共晶镓铟合金，其镓元素和铟元素的质量比为75.5:24.5。
步骤S3：重复步骤S1中的弹性纺丝过程，接收基体为覆盖有液体镓铟合金丝/弹性纺丝基膜复合层的滚筒2或者设有电极层4的液体镓铟合金丝/弹性纺丝基膜复合层的滚筒2，最后得到透气液态金属基弹性导体复合膜。
本实施例中的透气液态金属基弹性导体复合膜经测试，其透水性和透气性均高于目前市场所用医用敷料。
实施例3
本实施例中的透气液态金属基弹性导体复合膜的制备方法的具体操作如下：
步骤S1：将热塑性聚氨酯与六氟异丙醇混合配置成弹性纺丝溶液1，所述聚氨酯占所述弹性纺丝溶液1的质量比浓度为6wt％。将弹性纺丝溶液1加入到静电纺丝设备的中，采用单喷头纺丝，将电纺喷头放置于距离接收滚筒220cm，电纺喷头端加正电压30KV，滚筒2端加负电压，同时设定电纺的供液速度为3ml/min，滚筒2以60r/min的转速转动，开始纺丝，直至在滚筒2上形成符合要求的弹性纺丝基膜层3。
在滚筒2的弹性纺丝基膜层3上覆盖模板，将银纳米线与乙醇混合得到电极纺丝溶液。将电极纺丝溶液加入到静电纺丝设备中，在覆盖有模板的弹性纺丝基膜层3进行电纺，得到覆盖有电极层4的弹性纺丝基膜层3。
步骤S2：将液态镓铟合金加入到针管中，针管中加高压1.0MPa，针管的喷头直径为120μm。转动滚筒2，进行高压喷涂前，可在弹性纺丝基膜层3或者覆盖有电极层4的弹性纺丝基膜层3上加设模具，然后进行高压喷涂，同时，让针管在接收滚筒2上沿滚筒2的轴向来回移动，以将液态镓铟合金丝均匀分布形成导电层。其中液态镓铟合金为共晶镓铟合金，其镓元素和铟元素的质量比为75.5:24.5。
步骤S3：重复步骤S1中的弹性纺丝过程，接收基体为覆盖有液体镓铟合金丝/弹性纺丝基膜复合层的滚筒2或者设有电极层4的液体镓铟合金丝/弹性纺丝基膜复合层的滚筒2，最后得到透气液态金属基弹性导体复合膜。
本实施例中的透气液态金属基弹性导体复合膜经测试，其透水性和透气性均高于目前市场所用医用敷料。
虽然本发明公开披露如上，但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种透气液态金属基弹性导体复合膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：将弹性体与有机溶剂混合得到弹性纺丝溶液(1)，将所述弹性纺丝溶液(1)电纺于接收基体上，得到弹性纺丝基膜层(3)；
步骤S2：将液态金属(5)通过高压喷涂于所述弹性纺丝基膜层(3)上，得到液态金属丝/弹性纺丝基膜复合层；
步骤S3：采用步骤S1中的所述弹性纺丝溶液(1)，经电纺于所述液态金属丝/弹性纺丝基膜复合层上，得到透气液态金属基弹性导体复合膜。
2.根据权利要求1所述的透气液态金属基弹性导体复合膜的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述弹性体包括聚氨酯、聚二甲基硅氧烷和ECO-FLEX中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的透气液态金属基弹性导体复合膜的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述有机溶剂包括六氟异丙醇、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃和甲苯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的透气液态金属基弹性导体复合膜的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述接收基体包括滚筒(2)，所述弹性纺丝溶液(1)沿所述滚筒(2)的周向电纺于所述滚筒(2)的外侧壁上。
5.根据权利要求1所述的透气液态金属基弹性导体复合膜的制备方法，其特征在于，还包括步骤S11，在所述弹性纺丝基膜层(3)上增设模板，涂覆电极导电材料后，揭下所述模板，得到覆盖有电极层(4)的弹性纺丝基膜层(3)。
6.根据权利要求1所述的透气液态金属基弹性导体复合膜的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述液态金属(5)包括镓基液态金属，所述镓基液态金属包括液态镓铟合金或液态镓铟锡合金。
7.根据权利要求1所述的透气液态金属基弹性导体复合膜的制备方法，其特征在于，步骤S1或步骤S3中，所述电纺时的供液速度包括0.01ml/min-3ml/min，外加正电压为5-30KV，电纺喷头与所述接收基体或所述液态金属丝/弹性纺丝基膜复合层的距离为8-20cm。
8.根据权利要求1所述的透气液态金属基弹性导体复合膜的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述高压喷涂的喷头直径包括20-120μm，所述高压喷涂的压强包括0.4-1.0MPa。
9.一种透气液态金属基弹性导体复合膜，其特征在于，根据如权利要求1至8中任一项所述的透气液态金属基弹性导体复合膜的制备方法制得。
10.一种如权利要求9所述的透气液态金属基弹性导体复合膜的应用，其特征在于，所述透气液态金属基弹性导体复合膜在可穿戴电子产品中的应用。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115025628A (zh) * 2022-05-10 2022-09-09 厦门大学 一种复合纳米纤维空气滤膜及其制备装置和制备方法
CN115077752A (zh) * 2022-06-27 2022-09-20 西安科技大学 一种具有透气功能的液态金属柔性力学监测装置

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108801514A (zh) * 2018-03-27 2018-11-13 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种弹性应力分布传感阵列及其制备方法
CN109163827A (zh) * 2018-07-23 2019-01-08 深圳大学 一种压力传感器的制备方法
CN110017923A (zh) * 2019-05-13 2019-07-16 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种柔性传感器及其制备方法
CN210706318U (zh) * 2019-06-25 2020-06-09 宁波韧和科技有限公司 一种包含液态金属的纺织材料
CN111430062A (zh) * 2020-04-03 2020-07-17 香港理工大学 一种弹性导体复合膜及其制备方法
WO2020161077A1 (en) * 2019-02-04 2020-08-13 Montanuniversität Leoben Method of manufacturing an elastic conductor, elastic conductor and electronic device comprising the elastic conductor
CN111793903A (zh) * 2020-06-11 2020-10-20 宁波诺丁汉新材料研究院有限公司 一种液态金属基复合材料、其制备方法及应用
CN112172284A (zh) * 2020-09-23 2021-01-05 江西复萍科技有限公司 弹性发热布料和弹性发热布的制备方法
CN112410729A (zh) * 2020-11-09 2021-02-26 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种超薄液态金属薄膜及制备方法和应用
CN113709918A (zh) * 2021-08-23 2021-11-26 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种弹性加热器及其制备方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108801514A (zh) * 2018-03-27 2018-11-13 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种弹性应力分布传感阵列及其制备方法
CN109163827A (zh) * 2018-07-23 2019-01-08 深圳大学 一种压力传感器的制备方法
WO2020161077A1 (en) * 2019-02-04 2020-08-13 Montanuniversität Leoben Method of manufacturing an elastic conductor, elastic conductor and electronic device comprising the elastic conductor
CN110017923A (zh) * 2019-05-13 2019-07-16 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种柔性传感器及其制备方法
CN210706318U (zh) * 2019-06-25 2020-06-09 宁波韧和科技有限公司 一种包含液态金属的纺织材料
CN111430062A (zh) * 2020-04-03 2020-07-17 香港理工大学 一种弹性导体复合膜及其制备方法
CN111793903A (zh) * 2020-06-11 2020-10-20 宁波诺丁汉新材料研究院有限公司 一种液态金属基复合材料、其制备方法及应用
CN112172284A (zh) * 2020-09-23 2021-01-05 江西复萍科技有限公司 弹性发热布料和弹性发热布的制备方法
CN112410729A (zh) * 2020-11-09 2021-02-26 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种超薄液态金属薄膜及制备方法和应用
CN113709918A (zh) * 2021-08-23 2021-11-26 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种弹性加热器及其制备方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115025628A (zh) * 2022-05-10 2022-09-09 厦门大学 一种复合纳米纤维空气滤膜及其制备装置和制备方法
CN115077752A (zh) * 2022-06-27 2022-09-20 西安科技大学 一种具有透气功能的液态金属柔性力学监测装置
CN115077752B (zh) * 2022-06-27 2024-06-04 西安科技大学 一种具有透气功能的液态金属柔性力学监测装置

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