[发明专利]基于液态金属的柔性大应变传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于液态金属的柔性大应变传感器，其特征在于，包括底层衬底(1)，底层衬底(1)内部设有微流体通道(2)，微流体通道(2)为相交于一点的多方向通道，底层衬底(1)上设有顶层衬底(4)，微流体通道(2)中填充有液态金属柱(3)，所有液态金属柱(3)并联于电源(8)两端，电路中连接有用于测量液态金属柱(3)电流的电流表，同方向液态金属柱(3)的两个延伸段的液态金属电阻的阻值相等；

所述液态金属柱(3)同方向的两端通过对应的电极(5)相连接后与电源(8)一端连接，液态金属柱(3)的交叉中心通过电极(5)与电源(8)另一端连接，多个同方向液态金属柱(3)的并联支路上分别连接有电流表，电源电路上连接有开关(9)，电极(5)通过高分子聚合材料与底层衬底(1)固定连接并密封微流体通道(2)。

2.根据权利要求1所述的一种基于液态金属的柔性大应变传感器，其特征在于，所述微流体通道(2)为十字形、“*”形或“米”字形中的任意一种。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于液态金属的柔性大应变传感器，其特征在于，所述微流体通道(2)每个延伸段的形状相同，为直线型、S形或方形中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的一种基于液态金属的柔性大应变传感器，其特征在于，所述液态金属柱(3)采用镓铟锡合金。

5.根据权利要求1所述的一种基于液态金属的柔性大应变传感器，其特征在于，所述底层衬底(1)与顶层衬底(4)材质一致，选用高分子聚合物制得。

6.一种基于液态金属的柔性大应变传感器的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤进行：

S1，通过3D打印蜡模模具(10)，蜡模模具(10)包括型腔和型芯，型芯为与微流体通道(2)形状相对应的实心通道，固定于型腔中心，微流体通道(2)同方向两个延伸段的形状、尺寸相同；

S2，将高分子聚合物材料填充至型腔中，在40-50℃下固化16小时之后，熔化蜡模模具(10)得到底层衬底(1)和微流体通道(2)；

S3，将底层衬底(1)贴合于半固化的高分子聚合物材料，放入高温干燥箱内进行固化以粘合底层衬底(1)与顶层衬底(4)；

S4，在底层衬底(1)上打孔，连通微流体通道(2)，在孔口放置适量液态金属，将整个器件放入真空干燥箱中，将液态金属真空填充至微流体通道(2)中形成液态金属柱(3)；

S5，在液态金属柱(3)需要连接电路处对应的顶层衬底(4)和底层衬底(1)上打孔，将电极(5)插入对应的开孔处，分别与液态金属柱(3)连接，在开孔处分别滴入高分子聚合物材料将电极(5)与底层衬底(1)固定连接，并密封微流体通道(2)；

S6，液态金属柱(3)同方向的两端通过对应的电极(5)相连接后与电源(8)一端连接，液态金属柱(3)的交叉中心通过电极(5)与电源(8)另一端连接，多个同方向液态金属柱(3)的并联支路上分别连接有电流表，电源电路上连接有开关(9)。

7.根据权利要求6所述的一种基于液态金属的柔性大应变传感器的制备方法，其特征在于，所述高分子聚合物材料为PDMS，所述步骤S3中半固化的高分子聚合物材料是在70-80℃下固化0.1小时得到的。