[发明专利]柔性电阻传感器

说明书

本发明公开柔性电阻传感器，包括上下叠放在一起的具有柱状微结构的掺杂碳纳米管的PDMS柔性电极，PDMS柔性电极用以下方式制作：将PDMS DC184、PDMS SE1700按预定比例混合制作成PMDS混合胶并掺杂碳纳米管；分两次匀涂掺杂碳纳米管的PMDS混合胶在载玻片上，第一次涂完后固化处理，继续匀涂，形成电阻传感器初步电极；将具有孔洞的PCET模板放在二次涂的PDMS上后抽真空处理，使PDMS进入PCET模板孔洞里，固化后形成柱状微结构；洗除PCTE模板，形成PDMS柔性电极。本发明能达到理想高度，提高可压缩性，同时具有很好的稳定性，不易坍塌，使柔性电阻传感器保持优异灵敏度。

技术领域

本发明涉及柔性电子技术领域，特别是涉及一种柔性电阻传感器。

背景技术

近年来，柔性电子领域发展日新月异。柔性传感器正成为未来机器人，体外诊断和能量收集中的重要应用器件。根据机器人系统、假肢和可穿戴医疗设备的最新进展，致力于用简单的方法实现高灵敏度的柔性传感器成为实验人员的研究热点。并且，柔性电子领域快速发展的同时，也需要电子器件制备工艺的进步。

一般，柔性电阻传感器由上电极和下电极组成，利用柔软、耐磨的柔性衬底和特殊微米/纳米结构的导电传感材料来实现压阻效应。聚合物的机械滞后将严重导致压力传感器响应和恢复时间延长。而导电材料如果具有特殊的结构，会使得聚合物集体能够在收到压力压缩时形变，这种形变为电子提供更多的渗透通道并导致电导率增加。这样，就可以实现柔性电阻传感器的高灵敏度。目前，PDMS弹性体深受研究人员的青睐。其不仅可以提高可拉伸性，而且可以赋予柔性传感器更高的灵敏度和更快的响应时间。与此同时，如何制备较为凸显的微结构并可以很好维持该结构的柔性传感器也值的研究人员思考。常见的微结构有柱状、线型、纳米针以及金字塔型等等。对于柱状微结构来说，其高度越高，即具有很大的可压缩性，同时具有较合适的刚性，不易坍塌，便可实现柔性电阻传感器的高灵敏度和稳定性。但符合以上特性的柱状结构的制备具有一定难度，一方面由于PDMS在常温时是一种黏稠液体，经固化后成胶状。这两种状态均容易变形，且不易恢复。另一方面，由于柱状结构其具有微米级的尺寸，在制备过程和使用过程中容易坍塌。因此，制备稳定性好、不易坍塌的较高柱状微结构是一个有待解决的难题。

因此，目前迫切需要提出一种方法来制备具有微结构的柔性电阻传感器，其既有很大压缩性的微结构，又可以保证传感器具有稳定的高灵敏度。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种柔性电阻传感器，其既有极高的生物相容性、很大压缩性的微结构，又可以保证传感器具有稳定的高灵敏度，且制作方法操作简单、成本较低、对操作环境的要求较低，为柔性传感器微结构的制备工艺开辟了新的道路。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

柔性电阻传感器，包括上下叠放在一起的具有柱状微结构的掺有碳纳米管的PDMS柔性电极，所述PDMS柔性电极采用以下方式制作：

将PDMS DC184、PDMS SE1700按预定比例混合制作成PMDS混合胶并掺杂碳纳米管；

分两次匀涂掺杂碳纳米管的PMDS混合胶在载玻片上，第一次涂完后固化处理，得到第一层PDMS膜，继续匀涂，得到第二层PDMS膜，形成电阻传感器初步电极；

将具有孔洞的PCET模板放在第二层PDMS膜上，对该PCET模板与电阻传感器初步电极抽真空处理，使PDMS胶体进入PCET模板的孔洞里，经过固化后，形成稳定的柱状微结构；

洗除PCTE模板，形成具有柱状微结构的PDMS柔性电极。

所述第一层PDMS膜的厚度为200um，所述第一层PDMS膜的厚度为100um。

所述PCET模板的厚度为13um,表面随机分布孔洞的孔径为5um。