[发明专利]利用溶菌酶焊接的自支撑银薄膜制备的柔性电子传感器及制备方法

说明书

本发明公开了一种利用溶菌酶焊接的自支撑银薄膜制备的柔性电子传感器及制备方法，利用具有天然微结构的荷叶表面作为模具来构建图案化的聚二甲基硅氧烷薄膜，同时利用溶菌酶诱导银镜反应，在气液界面形成溶菌酶焊接的自支撑银薄膜，然后以图案化的聚二甲基硅氧烷薄膜作为柔性基底和封装层，构建表面具有微结构的柔性传感器。本发明柔性传感器制备过程简单，可感应压力、应变和微小的震动，如说话时的喉咙震动，其不仅具有高柔韧性、高稳定性且灵敏度高、响应速度快，有望应用于人类运动探测、健康监测系统、医疗诊断仪器和加密信息传输以及人工喉咙等领域。

技术领域

本发明属于柔性电子传感器技术领域，具体涉及一种用于感应压力、应变和微小震动的柔性传感器，以及该传感器的制备方法。

背景技术

目前，许多智能化的检测设备已经大量地采用了各种各样的传感器，其应用早已渗透到诸如医学诊断、生物工程、智能家居、工业生产、海洋探测、环境保护、宇宙开发等方方面面。随着信息时代的应用需求越来越高，对被测量信息的范围、精度和稳定情况等各性能参数的期望值和理想化要求逐步提高。

新型传感器技术已向以下趋势发展：开发新材料、新工艺和开发新型传感器；实现传感技术硬件系统与元器件的微小型化。同时，希望传感器还能够具有柔韧、延展、可自由弯曲甚至折叠、便于携带、可穿戴等特点。随着柔性基质材料的发展，满足上述各类趋势特点的柔性传感器在此基础上应运而生。

近年来，随着智能终端的普及，可穿戴电子设备呈现出巨大的市场前景。人们已经在可穿戴可植入传感器领域取得了显著进步，例如利用电子皮肤向大脑传递皮肤触觉信息，利用三维微电极实现大脑皮层控制假肢等。柔性可穿戴电子传感器具有轻薄便携、电学性能优异和集成度高等特点，使其成为最受关注的电学传感器之一。然而，实现柔性可穿戴电子传感器的高分辨、高灵敏、快速响应、低成本制造和复杂信号检测仍然是一个很大的挑战，尤其是感应人们说话时喉咙的微小震动来实现基音信号的感应。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用自支撑二维银薄膜制备的高柔韧性、高稳定性、高灵敏度传感器，以及该传感器的制备方法。

针对上述目的本发明所采用的柔性传感器由下述方法制备得到：

1、利用具有天然微结构的荷叶表面作为模具，构建图案化的聚二甲基硅氧烷薄膜。

2、将0.02～0.2mg/mL溶菌酶水溶液与质量分数为1％～3％的葡萄糖水溶液、质量分数为1％～3％的银氨溶液等体积混合，室温静置1～10小时，在混合溶液表面形成一层溶菌酶焊接的自支撑银薄膜。

3、以图案化的聚二甲基硅氧烷薄膜为柔性基底，将溶菌酶焊接的自支撑银薄膜转移到该柔性基底未图案化的表面，然后将柔性导线用导电银浆固化于银薄膜的两端，最后用另一个图案化的聚二甲基硅氧烷薄膜封装银薄膜，且用于封装的聚二甲基硅氧烷薄膜的未图案化表面与银薄膜接触，得到柔性传感器。

上述步骤1中，图案化的聚二甲基硅氧烷薄膜的具体构建方法为：将鲜荷叶或用超纯水完全浸透的干荷叶表面依次用乙醇和超纯水清洗后，擦干荷叶表面的水滴，并将其平整的贴在基材表面，然后将二甲基硅氧烷与固化剂质量比为9:1的混合液旋涂在荷叶表面，真空除泡20～30分钟，70～80℃固化2～3小时，撕下固化后的聚二甲基硅氧烷，得到图案化的聚二甲基硅氧烷薄膜，其厚度为0.2～0.5mm。

上述步骤2中，优选将0.1～0.2mg/mL溶菌酶水溶液与质量分数为3％的葡萄糖水溶液、质量分数为3％的银氨溶液等体积混合，室温静置2～3小时，在混合溶液表面形成一层溶菌酶焊接的自支撑银薄膜，所述溶菌酶焊接的自支撑银薄膜的厚度为150～300nm。

上述步骤3中，所述导电银浆固化的温度为60～80℃，固化时间为1～2小时；所述柔性导线为铜线，铜线直径为0.3～0.5mm。