[发明专利]柔性压力传感器及其制备方法

说明书

本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种柔性压力传感器及其制备方法。该柔性压力传感器，包括依次层叠设置的第一柔性基底、第一柔性导电层、第二柔性导电层和第二柔性基底，所述第一柔性导电层包括周期性排列的第一凸起阵列，所述第二柔性导电层包括周期性排列的第二凸起阵列，且所述第一凸起阵列和所述第二凸起阵列相邻设置；所述第一柔性导电层和所述第二柔性导电层均含有导电复合材料。该柔性压力传感器具有高灵敏度、快速的响应时间和良好的稳定性的特点。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种柔性压力传感器及其制备方法。

背景技术

柔性压力传感器是一种用于感知某些物体表面作用力大小的柔性电子器件, 能贴附于各种不规则表面,在医疗健康、机器人、生物力学等领域有着广泛的应用前景,逐渐受到人们的重视。随着科学技术的发展，人们关注的焦点越来越投向柔性压力传感器能否兼具柔韧性和准确测量压力分布信息这些功能。由于传感器的微纳结构不仅能够提高传感器的响应速度还能使传感器回复更快，因此微结构的压力传感器已成为学术界和工业界的关注点。

现有的柔性压力传感器很难兼顾材料的顾柔韧性和测量的准确性，而且现有制备方法比较复杂、成本高，最终得到柔性压力传感器型号比较单一。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种柔性压力传感器及其制备方法，旨在解决现有柔性压力传感器灵敏度低、制作成本非常高的技术问题。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明一方面提供一种柔性压力传感器，包括依次层叠设置的第一柔性基底、第一柔性导电层、第二柔性导电层和第二柔性基底，所述第一柔性导电层包括周期性排列的第一凸起阵列，所述第二柔性导电层包括周期性排列的第二凸起阵列，且所述第一凸起阵列和所述第二凸起阵列相邻设置；所述第一柔性导电层和所述第二柔性导电层均含有导电复合材料。

本发明另一方面提供一种柔性压力传感器的制备方法，包括如下步骤：

提供底板，将所述底板的表面进行亲水性处理后，在所述底板的一表面制备紧密排列的单层胶体微球阵列；

将所述单层胶体微球阵列进行等离子体刻蚀，使所述单层胶体微球阵列中的胶体微球的直径减小，然后喷涂一层金膜，将喷有所述金膜的底板进行刻蚀液刻蚀，形成带有周期性凸起的底板；

在所述带有周期性凸起的底板上沉积PDMS材料，形成带有凹陷的柔性 PDMS模板；

在所述带有凹陷的柔性PDMS模板上沉积上述柔性压力传感器中的所述导电复合材料，制备所述第一柔性导电层和所述第二柔性导电层；

将所述第一柔性导电层上的所述第一凸起阵列与所述第二柔性导电层上的所述第二凸起阵列相对设置，并引出电极、设置所述第一柔性基底和第二柔性基底得到所述柔性压力传感器。

本发明提供的柔性压力传感器，含有由两个相同的具有周期性排列的凸起阵列的第一柔性导电层和第二柔性导电层组成的导电结构，且该两柔性导电层中的第一凸起阵列和第二凸起阵列相邻设置，这样的导电结构即可导电又对压力及其敏感，同时第一柔性基底和第二柔性基底又可对器件起到支撑稳定对作用，最终使得该柔性压力传感器具有高灵敏度、快速的响应时间和良好的稳定性的特点。

本发明提供的柔性压力传感器的制备方法，相对于传统光刻技术制备微结构硅底板，本发明采用全化学法制备，其制备工艺简单、成本低，可大批量生产，整个制备过程无需依赖昂贵的光刻设备及复杂的光刻工艺同时，可通过对胶体微球粒径的选择来调控最终制备对柔性导电层上面对凸起的尺寸，即通过选择不同尺寸的胶体微球、及控制刻蚀工艺来制得所需的任意大小的柔性导电层来得到相应的柔性压力传感器，最终制备的柔性压力传感器具有高灵敏度、快速的响应时间和良好的稳定性的特点。

附图说明