[发明专利]基于柔性铁电薄膜的流体驱动式压电传感器及其制备方法

权利要求书

1.基于柔性铁电薄膜的流体驱动式压电传感器，其特征在于，包括：

玻璃基片和微流控芯片基片；

玻璃基片上集成有两相平行的P(VDF-TrFE)电纺丝薄膜条；

微流控芯片基片制作有微沟道、第一电极凹槽、第二电极凹槽、第三电极凹槽、第四电极凹槽，第一电极凹槽和第二电极凹槽位于微沟道一侧，第三电极凹槽和第四电极凹槽位于微沟道另一侧；

微流控芯片基片还设有进样口、出样口和银浆注入口，进样口、出样口与微沟道两端连通，银浆注入口与电极凹槽连通；

玻璃基片和微流控芯片基片键合，一P(VDF-TrFE)电纺丝薄膜条两端分别位于第一电极凹槽和第三电极凹槽底，另一P(VDF-TrFE)电纺丝薄膜条两端分别位于第二电极凹槽和第四电极凹槽底。

2.如权利要求1所述的基于柔性铁电薄膜的流体驱动式压电传感器，其特征在于：

P(VDF-TrFE)电纺丝薄膜条的纺丝直径为300nm-500nm、厚度为5μm～10μm、宽度为0.3mm～1mm，P(VDF-TrFE)电纺丝薄膜条间距5mm～25mm。

3.如权利要求1所述的基于柔性铁电薄膜的流体驱动式压电传感器，其特征在于：

所述的微沟道为直沟道，长20mm～30mm、宽500μm～800μm、高50μm～70μm。

4.权利要求1所述的基于柔性铁电薄膜的流体驱动式压电传感器的制备方法，其特征在于，包括：

(1)制备P(VDF-TrFE)电纺丝薄膜；

(2)将P(VDF-TrFE)电纺丝薄膜转移至玻璃基片，经刻蚀获得两相平行的P(VDF-TrFE)电纺丝薄膜条；

(3)制作具有微沟道和4个电极凹槽的微流控芯片基片，2个电极凹槽位于微沟道一侧，另2个电极凹槽位于微沟道另一侧；采用打孔方式制作与电极凹槽连通的银浆注入口以及与微沟道两端连通的进样口、出样口；

(4)将步骤(2)所得玻璃基片和步骤(3)所得芯片基片脱水键合。

5.如权利要求4所述的基于柔性铁电薄膜的流体驱动式压电传感器的制备方法，其特征在于：

步骤(1)具体为：

配置质量分数为20％-25％的P(VDF-TrFE)溶液，注射器吸取P(VDF-TrFE)溶液后固定于注射泵，放置接收P(VDF-TrFE)电纺丝薄膜的金属转筒，注射器针头和金属转筒离注射器针头最近的母线的距离为10cm～15cm；注射器针头接电场正极，金属转筒接地，注射器针头和金属转筒间高压电场为12～13kV，P(VDF-TrFE)溶液以0.2mL/h～0.3mL/h的速度注射，金属转筒以1500r.p.m～2000r.p.m的速度旋转，即得到P(VDF-TrFE)电纺丝薄膜。

6.如权利要求5所述的基于柔性铁电薄膜的流体驱动式压电传感器的制备方法，其特征在于：

所述的P(VDF-TrFE)溶液中，溶剂为二氮二甲基甲酰胺和丙酮，二氮二甲基甲酰胺和丙酮的体积比为1:0～3:2。

7.如权利要求4所述的基于柔性铁电薄膜的流体驱动式压电传感器的制备方法，其特征在于：

步骤(2)中采用感应耦合等离子体刻蚀法或反应离子刻蚀法进行刻蚀。

8.如权利要求4所述的基于柔性铁电薄膜的流体驱动式压电传感器的制备方法，其特征在于：

步骤(3)具体为：

采用软刻蚀法或反应离子刻蚀法将微沟道和电极凹槽转移到单晶硅片，获得阳模模板；将液态聚二甲基硅氧烷与其固化剂的混合物倒在阳模模板上，固化后，经脱模，得到微流控芯片基片。

9.如权利要求8所述的基于柔性铁电薄膜的流体驱动式压电传感器的制备方法，其特征在于：

液态聚二甲基硅氧烷与其固化剂按(5-20)：1的比例混合。