[发明专利]银纳米线嵌入PDMS的柔性电容传感器

说明书

本发明公开银纳米线嵌入PDMS的柔性电容传感器，包括具有柱状微结构的PDMS介电层及两个由嵌有AgNWs的PDMS导电膜构成的上下电极，PDMS介电层采用以下方式制作：将PDMS DC184、PDMS SE1700按预定比例混合制作成PMDS混合胶；分两次匀涂PMDS混合胶在载玻片上，第一次涂完后固化处理，继续匀涂，形成电容传感器初步介电层；将具有孔洞的PCET模板放在二次涂的PDMS膜上后抽真空处理，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电容传感器介电层。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，使柔性电容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，特别是涉及一种银纳米线嵌入PDMS的柔性电容传感器。

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。

最近，PDMS薄膜由于具有优异的弹性和介电性能，其常常充当柔性电容传感器的柔性纳米介电层。此外，它还由于自身优异的生物相容性、本征的高拉伸性、化学惰性、稳定性以及可变的机械性能，常常充当柔性电子器件的基础材料，例如柔性电容传感器的上下电极。为了实现柔性电容传感器的高灵敏度，通常采用这两种途径：(1)利用渗透理论，在柔性聚合物中添加导电填料。常填充的导电颗粒主要有金属材料和碳材料。例如，金属纳米颗粒、金属纳米线、碳纳米管、石墨等。(2)制备具有微结构的介电层，即使用气隙来增加可压缩性，例如，金字塔、纳米针和柱状等。在PDMS薄膜添加金属纳米线和创建微结构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。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，便可实现柔性电容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柔性电容传感器，其既有很大压缩性的微结构和导电填充材料的柔性电极，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，而提供一种银纳米线嵌入PDMS的柔性电容传感器，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：

银纳米线嵌入PDMS的柔性电容传感器，包括具有柱状微结构的PDMS介电层以及位于PDMS介电层上下的两个由嵌有AgNWs的PDMS导电膜构成的电极，所述PDMS介电层采用以下方式制作：

将PDMS DC184、PDMS SE1700按预定比例混合制作成PMDS混合胶；

分两次匀涂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，形成电容传感器初步介电层；

将具有孔洞的PCET模板放在第二层PDMS膜上，对该PCET模板与电容传感器初步介电层抽真空处理，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，形成所述具有柱状微结构的PDMS电容传感器介电层。