CN206228336U - 一种电子皮肤 - Google Patents
一种电子皮肤 Download PDFInfo
- Publication number
- CN206228336U CN206228336U CN201620900658.2U CN201620900658U CN206228336U CN 206228336 U CN206228336 U CN 206228336U CN 201620900658 U CN201620900658 U CN 201620900658U CN 206228336 U CN206228336 U CN 206228336U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- liquid metal
- flexible substrate
- electronic skin
- metal circuit
- skin according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
Abstract
本实用新型涉及柔性传感器领域，公开了一种电子皮肤，其包括粘性胶膜、柔性衬底、液态金属电路、传感器及电子控制芯片；所述粘性胶膜贴敷在所述柔性衬底的下表面，所述液态金属电路设于所述柔性衬底的上表面，所述传感器及电子控制芯片与所述液态金属电路电性连接。本实用新型相比于传统的电子皮肤，设置液态金属电路的柔性电子皮肤具有更高的柔韧性和灵敏度，而且制作工艺更为简单，成本低、功耗低、携带方便，具有更加便捷的使用体验。
Description
技术领域
本实用新型涉及柔性传感器技术领域，特别是涉及一种基于液态金属柔性电路的电子皮肤。
背景技术
皮肤作为人体最大的器官，承担着多种生物功能，例如致密的表皮细胞可以阻挡外界物理、化学和生物因素的伤害；皮肤上的毛孔具有有效地释放多余的热量，起到降温的作用；遍布皮肤的神经感受器使人类具有敏锐的触觉和冷热感觉。随着新材料的不断出现和电子技术的发展，人造电子皮肤逐渐成为研究热点。近年来，基于纳米材料和纳米结构额人造皮肤表现出高灵敏度和高稳定性等优异性能，而且与多种传感器件的结合使得人造电子皮肤不仅具有与人类皮肤类似的功能，也具有其他特殊的功能，如对声音、光线和电磁波信号的检测。
目前，电子皮肤也面临诸多的挑战：现有的电子皮肤对应变的灵敏度和信号强度普遍较低，同时制作工艺复杂，很难形成成熟的应用。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
本实用新型的目的是提供一种电子皮肤，其具有高灵敏度、低成本、低功耗、携带方便以及更加便捷的使用体验等优点。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种电子皮肤，其包括粘性胶膜、柔性衬底、液态金属电路、传感器及电子控制芯片；所述粘性胶膜贴敷在所述柔性衬底的下表面，所述液态金属电路设于所述柔性衬底的上表面，所述传感器及电子控制芯片与所述液态金属电路电性连接。
其中，所述液态金属电路为液态金属涂层或液态金属微流道或液态金属打印或印刷电路。
其中，所述液态金属电路的上表面粘贴一层柔性薄膜，用于封装所述液态金属电路。
其中，所述液态金属为镓铟合金、镓铟锡合金或铋铟锡合金。
其中，所述柔性衬底材质为聚二甲基硅氧烷、聚苯二甲酸乙二酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛或聚乙烯中的一种。
其中，所述柔性衬底的厚度为5-100微米。
其中，所述传感器为温度传感器；所述温度传感器设于所述柔性衬底的下表面中部，所述柔性衬底的下表面两侧粘贴所述粘性胶膜，所述温度传感器与所述液态金属电路连接；所述液态金属电路的上表面连接所述电子控制芯片。
进一步地，所述液态金属电路还连接有蓝牙模块和电池。
其中，所述柔性衬底呈长方形，所述液态金属电路为若干条首尾相连的液态金属线，所述液态金属线沿所述柔性衬底的长度方向依次设置；所述柔性衬底的长度方向的下表面两端分别设有所述粘性胶膜。
进一步地，所述柔性衬底的长度为5厘米，宽度为1厘米，厚度为100微米；所述液态金属线的长度为3厘米，宽度为1毫米。
(三)有益效果
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
本实用新型提供的一种电子皮肤，其包括粘性胶膜、柔性衬底、液态金属电路、传感器及电子控制芯片；所述粘性胶膜贴敷在所述柔性衬底的下表面，所述液态金属电路设于所述柔性衬底的上表面，所述传感器及电子控制芯片与所述液态金属电路电性连接；相比于传统的电子皮肤，设置液态金属电路的柔性电子皮肤具有更高的柔韧性和灵敏度，而且制作工艺更为简单，成本低、功耗低、携带方便，具有更加便捷的使用体验。
附图说明
图1为本实用新型一种电子皮肤的整体结构示意图；
图2为图1的剖视图；
图3为本实用新型实施例1一种电子皮肤的整体结构示意图；
图4为图3的剖视图；
图5为本实用新型实施例2一种电子皮肤的使用状态示意图；
图6为图5的整体结构示意图。
图中：1：粘性胶膜；2：柔性衬底；3：液态金属电路；4：电子控制芯片；5：蓝牙模块；6：电池；7：温度传感器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。
如图1和2所示，为本实用新型提供的一种电子皮肤，其包括粘性胶膜1、柔性衬底2、液态金属电路3、传感器及电子控制芯片4；所述粘性胶膜1贴敷在所述柔性衬底2的下表面，用于将电子皮肤固定在皮肤表面，所述液态金属电路3设于所述柔性衬底2的上表面，所述柔性衬底2是一块厚度为5-100微米的PDMS薄膜，具有较高的柔性，所述传感器及电子控制芯片4与所述液态金属电路3电性连接。
其中，所述液态金属电路3为液态金属涂层或液态金属微流道或液态金属打印或印刷电路。其制备工艺如下：
(1)采用光掩模技术制备液态金属微流道：在平整的硅片表面旋涂一层感光胶，将带有微流道图案的遮光胶片放置在感光胶层上，再使用紫外光对其照射一段时间；取下遮光片后使用显影剂对感光胶进行冲洗，再将PDMS混合液涂抹在感光胶表面，置于75℃的加热箱中加热一小时；待混合液固化成膜后，将其揭下则得到PDMS微流道；采用等离子键合的方法将PDMS薄膜和PDMS微流道粘合在一起，并将液态金属灌注在微流道内，形成液态金属微流道；
所述等离子键合的操作方法具体包括：将柔性聚合物微针管和柔性聚合物微流道贴合在一起，放入PDMS芯片等离子键合机(型号为GPC-102A)中；首先对等离子键合机的腔体进行抽真空处理；之后使用氧气反复冲洗，排除其余气体；关闭氧气流，把真空腔抽真空到真空度(氧气压力)为13.3～40Pa；加高压1400～2000V使真空腔内的氧气起辉，对薄膜表面进行氧等离子体轰击，即可完成对薄膜的键合。
(2)采用液态金属喷涂技术制备液态金属涂层：首先，将PDMS与硅胶固化剂以10:1的质量比混合均匀，随后将混合液均匀涂抹在玻璃表面，置于75℃的加热箱中加热一小时；当PDMS凝固后将其取出，将塑料或金属掩膜板置于PDMS之上，随后使用液态金属喷枪将液态金属均匀喷涂在PDMS薄膜上；将掩膜板取下，将PDMS混合液均匀涂抹在喷涂液态金属的薄膜上，在相应位置放置传感器和电子控制芯片4，然后将其放置在75℃的加热箱中加热一小时，PDMS凝固后液态金属电路3即封装完成。
(3)液态金属打印或印刷电路制作：将PDMS与硅胶固化剂以10:1的质量比混合均匀，随后将混合液均匀涂抹在玻璃表面，置于75℃的加热箱中加热一小时；当PDMS凝固后将其取出，将塑料或金属掩膜板置于PDMS之上，随后使用液态金属打印或印刷技术将液态金属均匀印制在PDMS薄膜上；将掩膜板取下，将PDMS混合液均匀涂抹在喷涂液态金属的薄膜上，在相应位置放置传感器和电子控制芯片4，然后将其放置在75℃的加热箱中加热一小时，PDMS凝固后液态金属电路3即封装完成。
其中，所述液态金属电路3的上表面粘贴一层柔性薄膜，用于封装所述液态金属电路3。
其中，所述液态金属可以为镓铟合金，由质量分数为75.5％的镓和24.5％的铟组成的镓铟合金，这种合金的熔点为10.35℃，在常温下处于液态。不同的含量配比可以得到不同熔点和导电性能的液态金属合金，也可以选用其他的金属材料，如镓铟锡合金或铋铟锡合金等。
其中，所述柔性衬底2材质可以为聚二甲基硅氧烷(PDMS)，将PDMS预聚物和硅胶固化剂以10:1的质量比混合，在75℃的环境中加热一小时即可凝固；也可以为其他的高分子材料，如聚苯二甲酸乙二酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛或聚乙烯中的一种或其他适宜材料。
实施例1
如图3和4所示，所述传感器为温度传感器7；所述温度传感器7设于所述柔性衬底2的下表面中部，所述柔性衬底2的下表面两侧粘贴所述粘性胶膜1，所述温度传感器7与所述液态金属电路3连接；所述液态金属电路3的上表面分别连接所述电子控制芯片4，蓝牙模块5和电池6。用于对温度传感器7控制和测量结果的无线传输。通过将数据发送到后级的PC机或手机客户端可以实现对人体表皮体温的长时间检测。
实施例2
如图5和图6所示，所述柔性衬底2呈长方形，长度为5厘米，宽度为1厘米，厚度为100微米，所述液态金属电路3为若干条首尾相连的液态金属线，所述液态金属线的长度优选为3厘米，宽度为1毫米，所述液态金属线沿所述柔性衬底2的长度方向依次设置；这些液态金属线具有一定的电阻，而且其电阻值随着柔性衬底2的拉伸程度而增加，因此可以通过检测液态金属线的电阻变化得到柔性衬底2的拉伸程度，进而得到人体关节的活动度；所述柔性衬底2的长度方向的下表面两端分别设有所述粘性胶膜1，用于粘贴在人体关节的两侧。
由以上实施例可以看出，本实用新型将采用微流道技术、液态金属喷涂技术或液态金属平面打印技术制备的液态金属电路封装在柔性薄膜中，结合不同的传感器和电子控制芯片可以制备出具有不同功能的柔性电子皮肤，如体温测量、心电测量、血氧测量、血压测量、关节活动度测量等。相比于传统的电子皮肤，液态金属柔性电子皮肤具有更高的柔韧性、制作工艺更为简单。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电子皮肤，其特征在于，包括粘性胶膜、柔性衬底、液态金属电路、传感器及电子控制芯片；所述粘性胶膜贴敷在所述柔性衬底的下表面，所述液态金属电路设于所述柔性衬底的上表面，所述传感器及电子控制芯片与所述液态金属电路电性连接。
2.根据权利要求1所述的电子皮肤，其特征在于，所述液态金属电路为液态金属涂层或液态金属微流道或液态金属打印或印刷电路。
3.根据权利要求1所述的电子皮肤，其特征在于，所述液态金属电路的上表面粘贴一层柔性薄膜，用于封装所述液态金属电路。
4.根据权利要求1所述的电子皮肤，其特征在于，所述液态金属为镓铟合金、镓铟锡合金或铋铟锡合金。
5.根据权利要求1所述的电子皮肤，其特征在于，所述柔性衬底材质为聚二甲基硅氧烷、聚苯二甲酸乙二酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛或聚乙烯中的一种。
6.根据权利要求1所述的电子皮肤，其特征在于，所述柔性衬底的厚度为5-100微米。
7.根据权利要求1所述的电子皮肤，其特征在于，所述传感器为温度传感器；所述温度传感器设于所述柔性衬底的下表面中部，所述柔性衬底的下表面两侧粘贴所述粘性胶膜，所述温度传感器与所述液态金属电路连接；所述液态金属电路的上表面连接所述电子控制芯片。
8.根据权利要求7所述的电子皮肤，其特征在于，所述液态金属电路还连接有蓝牙模块和电池。
9.根据权利要求1所述的电子皮肤，其特征在于，所述柔性衬底呈长方形，所述液态金属电路为若干条首尾相连的液态金属线，所述液态金属线沿所述柔性衬底的长度方向依次设置；所述柔性衬底的长度方向的下表面两端分别设有所述粘性胶膜。
10.根据权利要求9所述的电子皮肤，其特征在于，所述柔性衬底的长度为5厘米，宽度为1厘米，厚度为100微米；所述液态金属线的长度为3厘米，宽度为1毫米。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201620900658.2U CN206228336U (zh) | 2016-08-18 | 2016-08-18 | 一种电子皮肤 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201620900658.2U CN206228336U (zh) | 2016-08-18 | 2016-08-18 | 一种电子皮肤 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN206228336U true CN206228336U (zh) | 2017-06-09 |
Family
ID=58986919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201620900658.2U Active CN206228336U (zh) | 2016-08-18 | 2016-08-18 | 一种电子皮肤 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN206228336U (zh) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108180927A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-06-19 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种全柔性自供能传感器及其制作方法 |
| CN108384039A (zh) * | 2018-03-02 | 2018-08-10 | 华南理工大学 | 一种液态金属与柔性基体界面粘附结构的设计方法 |
| CN108882526A (zh) * | 2018-05-31 | 2018-11-23 | 深圳大学 | 一种柔性可回收电路及其制作方法 |
| CN109620212A (zh) * | 2019-01-31 | 2019-04-16 | 天津工业大学 | 一种非接触式心电信号检测系统 |
| CN109925069A (zh) * | 2019-03-14 | 2019-06-25 | 清华大学 | 三维位姿检测装置及方法 |
| CN110501086A (zh) * | 2019-08-01 | 2019-11-26 | 电子科技大学 | 一种柔性温度传感器及其制备方法 |
| CN110636426A (zh) * | 2019-09-28 | 2019-12-31 | 徐州奥拉可电子科技有限公司 | 一种基于电子皮肤技术的听力障碍者辅助用具 |
| CN110828991A (zh) * | 2019-11-07 | 2020-02-21 | 杭州联芳科技有限公司 | 一种柔性可穿戴体温调节天线 |
| CN111035400A (zh) * | 2019-12-25 | 2020-04-21 | 苏州大学附属儿童医院 | 一种用于皮肤扩张张力检测的柔性传感器及其使用方法 |
| CN112358823A (zh) * | 2020-10-20 | 2021-02-12 | 临沂京瑞新材料科技有限公司 | 一种电子皮肤及其制备方法 |
| CN113171094A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-07-27 | 华中科技大学 | 人体情绪状态信息柔性检测电路、制备方法和集成系统 |
| CN114281125A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-04-05 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种仿生皮肤控制系统及其制备方法 |
| 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 |
-
2016
- 2016-08-18 CN CN201620900658.2U patent/CN206228336U/zh active Active
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108180927A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-06-19 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种全柔性自供能传感器及其制作方法 |
| CN108180927B (zh) * | 2017-12-15 | 2020-10-27 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种全柔性自供能传感器及其制作方法 |
| CN108384039B (zh) * | 2018-03-02 | 2021-02-19 | 华南理工大学 | 一种液态金属与柔性基体界面粘附结构的设计方法 |
| CN108384039A (zh) * | 2018-03-02 | 2018-08-10 | 华南理工大学 | 一种液态金属与柔性基体界面粘附结构的设计方法 |
| CN108882526A (zh) * | 2018-05-31 | 2018-11-23 | 深圳大学 | 一种柔性可回收电路及其制作方法 |
| CN109620212A (zh) * | 2019-01-31 | 2019-04-16 | 天津工业大学 | 一种非接触式心电信号检测系统 |
| CN109925069A (zh) * | 2019-03-14 | 2019-06-25 | 清华大学 | 三维位姿检测装置及方法 |
| CN110501086A (zh) * | 2019-08-01 | 2019-11-26 | 电子科技大学 | 一种柔性温度传感器及其制备方法 |
| CN110501086B (zh) * | 2019-08-01 | 2020-09-25 | 电子科技大学 | 一种柔性温度传感器及其制备方法 |
| CN110636426A (zh) * | 2019-09-28 | 2019-12-31 | 徐州奥拉可电子科技有限公司 | 一种基于电子皮肤技术的听力障碍者辅助用具 |
| CN110636426B (zh) * | 2019-09-28 | 2020-12-18 | 徐州奥拉可电子科技有限公司 | 一种基于电子皮肤技术的听力障碍者辅助用具 |
| CN110828991A (zh) * | 2019-11-07 | 2020-02-21 | 杭州联芳科技有限公司 | 一种柔性可穿戴体温调节天线 |
| CN111035400A (zh) * | 2019-12-25 | 2020-04-21 | 苏州大学附属儿童医院 | 一种用于皮肤扩张张力检测的柔性传感器及其使用方法 |
| CN112358823A (zh) * | 2020-10-20 | 2021-02-12 | 临沂京瑞新材料科技有限公司 | 一种电子皮肤及其制备方法 |
| CN113171094A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-07-27 | 华中科技大学 | 人体情绪状态信息柔性检测电路、制备方法和集成系统 |
| CN114281125A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-04-05 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种仿生皮肤控制系统及其制备方法 |
| CN114281125B (zh) * | 2021-12-17 | 2023-05-05 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种仿生皮肤控制系统及其制备方法 |
| 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 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN206228336U (zh) | 一种电子皮肤 | |
| CN105944228B (zh) | 一种基于液态金属的植入式柔性神经电极及其制备方法 | |
| Zhao et al. | A fast and cost-effective transfer printing of liquid metal inks for three-dimensional wiring in flexible electronics | |
| CN106959176B (zh) | 一种柔性压力传感器及其制备方法 | |
| CN106908176A (zh) | 具有微结构化的多相介电层电容式压力传感器及其制法 | |
| CN109163653B (zh) | 一种图案化石墨烯柔性应变传感器的制备方法 | |
| CN208289893U (zh) | 一种基于液态金属的柔性机器人 | |
| CN109115107B (zh) | 一种高灵敏度柔性应变传感器的制备方法 | |
| CN105578738B (zh) | 基于弹性衬底的可拉伸电路板的制备方法及可拉伸电路板 | |
| CN106384617B (zh) | 一种石墨烯/铜纳米线复合薄膜的制备方法及薄膜 | |
| CN107123470B (zh) | 一种柔弹性导电薄膜及其制备方法 | |
| CN107846785B (zh) | 柔性透明电路的制备方法 | |
| CN100503222C (zh) | 聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片溶剂辅助热压封装方法 | |
| CN109357796A (zh) | 可穿戴压力传感器及其制造方法 | |
| US11926524B1 (en) | Methods, apparatus, and systems for fabricating solution-based conductive 2D and 3D electronic circuits | |
| CN104215354B (zh) | 一种柔性可拉伸温度传感芯片及其制备方法 | |
| CN106813810A (zh) | 分离柔性温度压力传感元件温度压力响应的方法 | |
| Li et al. | High-efficiency transfer printing using droplet stamps for robust hybrid integration of flexible devices | |
| CN107504893A (zh) | 高灵敏度网状石墨烯/弹性体应变传感器及其制备方法 | |
| CN110496657A (zh) | 一种可形成液态金属液滴的微流控芯片及其制备方法 | |
| CN110526198A (zh) | 一种基于半球形微结构的柔性压力传感器及其制造方法 | |
| CN106182975A (zh) | 一种基于液态金属的人工耳蜗电极及其制备方法 | |
| CN109764981B (zh) | 一种柔性力热集成传感器 | |
| CN110675972A (zh) | 一种液态金属电极及其制备方法 | |
| CN110500943A (zh) | 一种图形化柔性应变传感器及制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |