[发明专利]一种基于印刷方式的柔性微纳压力传感器的制备方法

说明书

本发明涉及一种基于印刷方式的柔性微纳压力传感器的制备方法，所述方法对微纳层及导电层进行构建：微纳层通过将设计好的微纳图案的菲林片与聚丙烯腈薄膜进行曝光、显影处理得到具有微纳结构的固化感光胶，而未受到保护区域用能溶解薄膜的N,N‑二甲基甲酰胺进行半熔通刻蚀，再对其进行超声处理，清除固化的感光胶，得到具有凹凸结构的薄膜；导电层则通过液相法将多壁碳纳米管通过提拉方式附着在薄膜上，并采用两两相对进行器件组装。本方法通过简单的工艺、低廉的成本得到一种可控且操作简单的微纳结构，该方法增补了微纳传感器工艺方法研究的空白，对其实现大面积工业化柔性压力传感器的制造具有重要的研究及应用价值。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，尤其是一种基于印刷方式的柔性微纳压力传感器的制备方法。

背景技术

使用柔性功能材料制作电子器件是目前的研究热点，但也存在诸如纳米材料的制备复杂、价格高昂，有机半导体材料结构的不稳定、效果不理想及同一材料分子量不同等问题。聚合物材料的选择较为单一，一般与纳米材料和有机半导体材料一起使用，作为柔性衬底或者中间物质较多。而对于附着的方法中化学沉积环境要求高，化学条件苛刻，使用过程中的污染物处理费时费力，蒸镀对于设备的要求高，且不能实现大规模，但电镀一般能达到相对理想的实验效果，但对于工业化的生产参考性较低，对于喷墨的方式其对与墨水和设备的要求较高，因喷墨打印理论上能实现大规模的加法生产方式受到研究者青睐，近年研究对于开发能不堵喷头且环境友好的功能墨水是其研究的热点也是难点，而转印的方式则是借助各种硅基模板将具有微纳结构的介电层或者压电层转移到导电层或者柔性衬底上，该方法对于模板的制作和选择要求高，硅基材料图案化一般分为化学法和物理法，化学通过化学试剂腐蚀，此方法可控性较差，环境依赖性较强，而物理法则通过高性能激光刻蚀，对于设备提出了较高要求。而整个柔性压力传感器的研究中主要集中在材料的研究上，大多是对各种功能材料的组合研究，或者是功能材料性能提升研究在传感器中的表现，关于构建过程的工艺研究相对较少。

相比传统的制作方法，印刷方法制备压力传感器件的优势在于：印制技术的导入简化电子产品制造工艺和周期；相比传统方法，该方法可以极大减少环境的污染，同时工艺的可控性也得到了加强；最终产品轻薄、可弯曲，减少体积与重量，实现了柔性化的特性；省料省工，减少成本；柔性压力传感器用聚合物材料，纳米材料，有机半导体材料等，在最大程度上实现了柔性化的需求，相比化学刻蚀方法能减短生产周期，且加工工艺过程简单；绿色生产，有利环境保护；印制电子生产废弃物极少，属于按需要求的增材制造，是项清洁生产工艺技术；推动印刷企业的转型升级；印刷产业一般集中在包装、书籍、织物等基本生活用品领域，其产业收益相比高尖端的电子领域相对较低，而印刷电子的发展则在一定程度上对印刷产业进行了重新定义。

通过检索，尚未发现与本发明专利申请相关的专利公开文献。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种基于印刷方式的柔性微纳压力传感器的制备方法，该方法借鉴柔版印刷中印版制作过程制作微纳结构的压力传感器，通过简单的工艺、低廉的成本得到一种可控且操作简单的微纳结构，该方法增补了微纳传感器工艺方法研究的空白，对其实现大面积工业化柔性压力传感器的制造具有重要的研究及应用价值。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于印刷方式的柔性微纳压力传感器的制备方法，所述方法对微纳层及导电层进行构建：

微纳层通过将设计好的微纳图案的菲林片与聚丙烯腈薄膜进行曝光、显影处理得到具有微纳结构的固化感光胶，而未受到保护区域用能溶解薄膜的N,N-二甲基甲酰胺进行半熔通刻蚀，再对其进行超声处理，清除固化的感光胶，得到具有凹凸结构的薄膜；导电层则通过液相法将多壁碳纳米管通过提拉方式附着在薄膜上，并采用两两相对进行器件组装，得到基于印刷方式的柔性微纳压力传感器。

而且，步骤如下：

⑴透明PAN薄膜的制作；