[发明专利]柔性应变传感器及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种柔性应变传感器的制备方法：在聚合物底片的表面设置脱模剂层，然后在脱模剂层远离聚合物底片的一面上设置聚二甲基硅氧烷层；采用柔性导电液在聚二甲基硅氧烷层上设置第一柔性导电涂层，柔性导电液由炭黑和聚二甲基硅氧烷混匀后得来，炭黑和聚二甲基硅氧烷的质量比为1:4‑5；除去聚合物底片和脱模剂层，然后采用柔性导电液在聚二甲基硅氧烷层的另一面设置第二柔性导电涂层，在第一柔性导电涂层以及第二柔性导电涂层远离聚二甲基硅氧烷层的一面分别设置封装层，得到柔性应变传感器。本发明的方法工艺简单、成本低，导电涂层不易脱落，所制备的柔性应变传感器对力的响应具有高灵敏度。

技术领域

本发明涉及半导体器件制备技术领域，尤其涉及一种柔性应变传感器及其制备方法和应用。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，导电材料已经不局限于传统金属材料。非金属导电材料领域出现了导电碳黑、石墨烯、碳纳米管等新型碳材料。随着经济的发展，人民生活水平的提高，对于具有传感器的电子器件的需求与日俱增。可穿戴智能设备是一种固定在人体的某些部位，通过内置的传感器对人体的运动及变化进行感知，最后反馈到信号接收器上的一类设备。传统的可穿戴智能设备一般都是非柔性，应用仅局限于某些部位。随着柔性导电技术的发展，柔性可穿戴智能设备的出现成为了可能，柔性传感器是可穿戴智能设备的核心器件。通过柔性传感器我们可以对身体的某些运动关节进行监测。相较于传统材料，采用柔性PDMS能使传感器具有更大形变量和更持久的疲劳寿命。

现有的柔性传感器的制作工艺主要集中在柔性基材表面涂覆、真空溅射、气相沉积一层导电材料，尤其以碳材料居多。但是这种工艺制作的柔性导电层在使用过程中有脱落的隐患。因此，改善柔性导电层的稳定性，简化柔性传感器的制作工艺。在柔性可穿戴传感器这个广阔的领域具有现实意义。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种柔性应变传感器及其制备方法和应用，本发明的方法工艺简单、成本低，导电涂层不易脱落，所制备的柔性应变传感器对力的响应具有高灵敏度。

本发明提供了一种柔性应变传感器的制备方法，包括以下步骤：

(1)在聚合物底片的表面设置脱模剂层，然后在脱模剂层远离聚合物底片的一面上设置聚二甲基硅氧烷层(3)；

(2)采用柔性导电液在所述聚二甲基硅氧烷(PDMS)层(3)远离所述脱模剂层的一面设置第一柔性导电涂层(2)，柔性导电液由炭黑和聚二甲基硅氧烷混匀后得来，炭黑和聚二甲基硅氧烷的质量比为1:4-5，第一柔性导电涂层(2)的厚度为0.18-0.22mm；优选地，炭黑和聚二甲基硅氧烷的质量比为1:4，第一柔性导电层(2)的厚度为0.2mm；

(3)除去聚合物底片和脱模剂层，然后采用柔性导电液在聚二甲基硅氧烷层(3)远离第一柔性导电涂层(2)的一面设置第二柔性导电涂层(4)，第二柔性导电涂层(4)的厚度为0.18-0.22mm；优选地，第二柔性导电层(4)的厚度为0.2mm；

(4)在第一柔性导电涂层(2)远离所述聚二甲基硅氧烷层(3)的一面以及第二柔性导电涂层(4)远离聚二甲基硅氧烷层(3)的一面分别设置封装层(1)，得到柔性应变传感器。

进一步地，在步骤(1)中，聚合物底片为薄膜，用于支撑脱模剂层。

进一步地，在步骤(1)中，聚合物底片的材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯或聚丙烯。

进一步地，在步骤(1)中，脱模剂层的材质为聚丙烯酸、聚乙烯醇和聚乙二醇中的一种或几种。

进一步地，在步骤(1)中，聚二甲基硅氧烷层(3)由PDMS的A、B组分按照1:1质量比混合后得来。具体的，A、B组分型号为PS6600A和PS6600B。