[发明专利]一种多功能柔性传感器及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种多功能柔性传感器，其特征在于，该柔性传感器包括电容层，该电容层从下自上依次包括底层柔性衬底(4)、底电极(5)、中间介电层(6)、导电电极(7)、顶电极(8)和顶层柔性衬底(9)，其中，

所述底电极(5)为平板电极，设置在所述底层柔性衬底(4)上，所述中间介电层(6)上设置有多个高低起伏的柔性凸起，所述顶电极(8)包括两个平板电极，每个平板电极上设置有一根引线，两个平板电极上的引线末端相对设置形成缺口，所述导电电极(7)设置在所述柔性凸起上，且设置在所述缺口正下方，

当所述导电电极(7)未嵌入所述缺口时，所述顶电极上的两个平板电极形成电容，当外界环境引起该电容发生变化时，通过测量所述两个平板电极之间电容的变化反映外界环境的变化；

当所述顶层柔性衬底(9)受到向下外力时，所述顶电极向下运动，所述导电电极(7)嵌入所述缺口，两个所述平板电极导通形成电阻，当外界环境引起所述电阻变化时，通过测量该电阻的变化反映外界环境的变化，同时，当两个所述平板电极导通形成电阻时，整个所述顶电极(8)作为一个平板电极，与所述底电极(5)形成顶电极-底电极电容，当外界环境变化引起所述顶电极与底电极之间的电容发生变化时，通过测量所述顶电极与底电极之间电容的变化反映外界环境的变化。

2.如权利要求1所述的一种多功能柔性传感器，其特征在于，所述底层柔性衬底(4)的材料为PDMS或Ecoflex，所述底电极(5)的材料为Cu或Au，所述中间介电层(6)的材料为PDMS或Ecoflex，所述导电电极(7)的材料为导电银浆，所述顶电极(8)的材料为Cu或Au，所述顶层柔性衬底(9)的材料为PDMS或Ecoflex；

所述底层柔性衬底(4)的厚度为10μm～20μm，所述底电极(5)的厚度为200nm～400nm，所述中间介电层(6)的厚度为60μm～80μm，所述导电电极(7)的厚度为200nm～400nm，所述顶电极(8)的厚度为200nm～400nm，所述顶层柔性衬底(9)的厚度为10μm～20μm。

3.如权利要求1或2所述的一种多功能柔性传感器，其特征在于，所述平板电极上的引线呈螺旋状，两个平板电极上的两根螺旋状的引线交错排列，通过两根引线螺旋状的交错排列，以此增加所述引线的长度，提高温度测量的灵敏度。

4.如权利要求1所述的多功能柔性传感器，其特征在于，所述柔性传感器还包括基底(1)和压电层，所述基底(1)设置在所述压电层的下方，是所述压电层的载体，所述压电层设置在所述电容层的下方，包括压电材料层(2)和电极层(3)，所述压电材料层(2)用于感知压力，并将感知的压力转换为电荷，所述电极层(3)用于将该电荷引出，该电极层上设置有两组正交的叉指换能器，每组正交的叉指换能器包括横向的一对叉指换能器和纵向的一对叉指换能器。

5.一种如权利要求4所述的多功能柔性传感器，其特征在于，所述柔性传感器为一个模块，通过n×n个模块的组合形成多模块传感器阵列，该多模块传感器阵列可用于测量剪切力。

6.如权利要求5所述的多功能柔性传感器，其特征在于，所述柔性传感器还包括受力凸台(10)，该受力凸台设置在所述电容层的上表面的中心。

7.如权利要求6所述的多功能柔性传感器，其特征在于，该多功能柔性传感器作为岛，通过多个岛的组合形成传感器网络，即柔性电子皮肤，其中，岛与岛之间通过蜿蜒分布的导线连接，该导线的蜿蜒分布使得所述传感器网络可拉伸，以此使得该传感器网络的覆盖面积可调整。