[发明专利]一种基于液态金属光固化打印技术的柔性压力传感器

权利要求书

1.一种基于液态金属光固化打印技术的柔性压力传感器，其特征在于：包括柔性传感器（1）、导线（11）和封装层（9），柔性传感器（1）通过光固化打印制备得到；

柔性传感器（1）内部具有微流道结构，且柔性传感器（1）两侧开有两个对称的小孔作为微流道结构的两个入口；

微流道结构包括两条通道，两条通道呈中心对称；每条通道主要由弧形通道Ⅰ（2）、弧形通道Ⅱ（3）和弯曲通道（4）组成，弧形通道Ⅰ（2）和弧形通道Ⅱ（3）为同心弧，两条通道的弧形通道Ⅰ（2）一端分别与微流道结构中的两个入口相连；弧形通道Ⅰ（2）一端与微流道结构中其中一个入口相连，弧形通道Ⅰ（2）另一端朝中心弯曲后与弧形通道Ⅱ（3）的一端相连，弧形通道Ⅱ（3）的另一端朝中心弯曲后与弯曲通道（4）一端相连，弯曲通道（4）另一端与微流道结构中另一个入口连接；弯曲通道（4）先向上抬升再逐渐下降，抬升的长度与下降长度相等，呈三角状朝上端凸起；

柔性传感器（1）下部为柱状结构上部为圆形拱顶结构，拱顶结构作为受力变形面，中心弯曲程度对应微流道结构中向上凸起的弯曲通道（4）；

柔性传感器（1）两侧入口分别与导线（11）连接；与导线（11）相连的柔性传感器（1）采用PDMS进行封装后得到封装柔性传感器（1）的封装层（9）。

2.根据权利要求1所述的一种基于液态金属光固化打印技术的柔性压力传感器，其特征在于：在柔性传感器（1）中的微流道结构内部注入液态金属形成压力传感器的敏感元件，且液态金属分别与两侧的导线（11）充分接触，导线（11）与外部测量设备相连；

当柔性传感器（1）受到压力时，微流道结构的形状发生变化，通过液态金属映射为其自身电阻的变化，进而通过导线（11）输出电信号，外部测量设备根据电信号的信息转换为柔性传感器（1）所受压力大小的数据。

3.根据权利要求2所述的一种基于液态金属光固化打印技术的柔性压力传感器，其特征在于：所述液态金属采用镓(Ga)、镓(Ga)-铟(In)合金、镓(Ga)-铟(In)-锡(Sn)合金，以及过渡金属、固态非金属元素中的一种，或采用镓、镓铟合金或镓铟锡合金中的两种或两种以上金属的掺杂。

4.根据权利要求3所述的一种基于液态金属光固化打印技术的柔性压力传感器，其特征在于：采用PDMS进行封装的过程为：在柔性传感器（1）的微流道结构内注入液态金属后，将导线（11）分别插入微流道结构两侧的入口；之后将柔性传感器（1）放入封装模具（12）的凹槽内后，向封装模具（12）中倒入PDMS，直至刚好没过柔性传感器（1）顶部，将整体置于加热台上恒温加热30min，直至固化成型后取出，得到所需的基于液态金属光固化打印技术的柔性压力传感器。

5.根据权利要求4所述的一种基于液态金属光固化打印技术的柔性压力传感器，其特征在于：封装模具（12）中间开有凹槽，凹槽由矩形凹槽和圆形凹槽组成，圆形凹槽位于凹槽中心用于放置柔性传感器（1），圆形凹槽两侧分别朝两侧延伸形成两个矩形凹槽，柔性传感器（1）两侧的导线（11）沿矩形凹槽延伸至外部。

6.根据权利要求1所述的一种基于液态金属光固化打印技术的柔性压力传感器，其特征在于：柔性传感器（1）中微流道结构的通道剖面为矩形，弧形通道Ⅰ（2）和弧形通道Ⅱ（3）衔接处的剖面尺寸大于两个弧形通道的剖面尺寸，当微流道形状发生变化时，避免了液态金属发生阻塞或微流道发生回弹延滞。

7.根据权利要求1所述的一种基于液态金属光固化打印技术的柔性压力传感器，其特征在于：微流道结构中相邻两条微流道之间的距离不小于微流道截面宽度的1.8倍；微流道截面高度为柔性传感器厚度的70%~80%之间；柔性传感器中的微流道体积为整个柔性传感器（1）体积的20%~30%。