[发明专利]一种纳米级圆台微结构压力传感器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米级圆台微结构压力传感器的制备方法，(1)以双通孔多孔阳极氧化铝为模板，将双通孔多孔阳极氧化铝模板固定在平整的基板上；(2)在所述双通孔多孔阳极氧化铝模板上均匀涂覆Ag纳米线，其中至少一根所述Ag纳米线渗入或进入双通孔多孔阳极氧化铝模板的孔洞当中；(3)接着在双通孔多孔阳极氧化铝模板上均匀涂覆PDMS；(4)固化、脱模，得到纳米级圆台微纳结构的PDMS；(5)在所述纳米级圆台微纳结构的PDMS具有纳米级圆台微纳结构的面上均匀涂覆Ag纳米线；(6)采用镀有氧化铟锡的PET面对面进行封装，并制备引出电极。本发明的传感器响应灵敏度高，结构稳定性好，使用寿命长。

技术领域

本发明属于压力传感器技术领域，具体涉及一种纳米级圆台微结构压力传感器及其制备方法。

背景技术

多孔阳极氧化铝在纳米合成和微纳米技术领域有着广泛的应用。AAO模板具有规则的多孔结构，呈近乎精确的六方密排周期性排列，柱形孔道彼此平行，密排的周期和孔道的孔径都可调可控，以及具有较高的介电常数等，这种独特的多孔结构及氧化铝的优良特性，使得AAO已经成为组装纳米有序复合结构的理想载体。

传感器是当今科学发展中非常重要的一个领域，它可以在医疗健康、智能家居、环境保护、安全生产、国防等领域发挥积极的作用。因此，高性能传感器一直是科研人员努力的目标。其中，可用于医疗健康领域的可穿戴式压力传感器更是受到人们的广泛关注。可穿戴式压力传感器要求柔软、轻便、舒适，而满足这些要求通常是有机导电薄膜，例如PDMS、PET等。有机薄膜通常是不导电的，为了获得良好的电学性能，会在PDMS中掺入金属纳米线、碳纳米管、石墨烯等。

即使这样，仍然无法满足实际的需要，器件的灵敏度还是达不到要求，因此还需要进一步提高器件的灵敏度。为了实现这一目的，人们尝试在PDMS引入各种微结构，例如复制丝绸的微结构、荷叶的微结构、纳米级倒金字塔结构、纳米柱、纳米长条阵列等等。其中，复制丝绸的微结构、荷叶的微结构存在着诸多问题：微结构过于粗大，均一性差，器件灵敏度还需要进一步提高。而纳米级倒金字塔结构、纳米柱、纳米长条阵列的灵敏度不够，还需要进一步提高。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种纳米级圆台微结构压力传感器及其制备方法。本发明利用模板法制备纳米级圆台微纳结构，并对Ag纳米线的涂覆进行改进，从而提高了压力传感器的均一性、稳定性和灵敏度。

本发明采用以下技术方案：

一种纳米级圆台微结构压力传感器的制备方法，包括以下步骤：

(1)以双通孔多孔阳极氧化铝(AAO)为模板，将双通孔多孔阳极氧化铝模板固定在平整的基板上；

(2)在所述双通孔多孔阳极氧化铝模板上均匀涂覆Ag纳米线，其中至少一根所述Ag纳米线渗入或进入双通孔多孔阳极氧化铝模板的孔洞当中；

(3)接着在双通孔多孔阳极氧化铝模板上均匀涂覆PDMS(聚二甲基硅氧烷)；

(4)固化、脱模，得到纳米级圆台微纳结构的PDMS；

(5)在所述纳米级圆台微纳结构的PDMS具有纳米级圆台微纳结构的面上均匀涂覆Ag纳米线；

(6)采用镀有氧化铟锡(ITO)的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)为电极，将两块所述电极采用三明治方式包夹住步骤(5)中涂覆Ag纳米线的PDMS，以ITO面对ITO的方式进行封装，并制备引出电极，得到所述纳米级圆台微结构压力传感器。

进一步地，所述双通孔多孔阳极氧化铝的厚度为0.1-100微米。

进一步优选地，所述双通孔多孔阳极氧化铝的厚度为10-60微米。

进一步地，所述双通孔多孔阳极氧化铝的正面孔径为200-360nm，反面孔径为100-320nm，孔中心间距为125-450nm。