[发明专利]基于激光加工技术的自供能柔性液滴传感器的制备工艺

说明书

本发明公开了基于激光加工技术的自供能柔性液滴传感器的制备工艺，基于光热效应，利用脉冲激光在聚酰亚胺膜表面产生多孔石墨烯指叉电极；多孔石墨烯指叉电极固定在旋涂仪上，烘烤，旋涂的聚二甲基硅氧烷厚度为100‑500微米；烘箱中烘烤1小时，以充分固化聚二甲基硅氧烷；将聚二甲基硅氧烷薄膜从聚酰亚胺基底上剥离，可将图案化的多孔石墨烯转移到聚二甲基硅氧烷薄膜A面上；最后，利用脉冲激光在步骤五中所得到的样品B面上交叉扫描产生超疏水结构。采用此种方法提供的柔性液滴传感器具有可大面积快速制备、成本低、制备简易等特点，可共形贴附于雨伞、雨衣表面收集自然界的能量，也可用于实时监测临床静脉注射或输血等。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，具体为基于激光加工技术的自供能柔性液滴传感器的制备工艺。

背景技术

近年来，随着物联网、人工智能、大数据等技术的蓬勃发展，工业界对于多功能、可持续运行的传感网络提出了迫切需求。然而，传感器网络一般具有尺寸小、密度大等特点，这为传统供能体系的接入带来了巨大挑战。因此，开发自供能传感器（无需电池或外部供能而从周围环境提取能量）意义重大。摩擦纳米发电机（TENG）是一种基于摩擦起电和静电感应效应，将机械能转换为电能的技术。在机械能转换为电能的同时，可对电输出信号分析推算出机械能输入的强度和频率。这为开发自供能传感器提供了崭新的思路。

基于上述机制，人们开发了多种自供能传感器。其中，基于离散型的固液接触起电传感器，由于其可有效减小摩擦材料损耗的特性而备受关注。当液体与固体进行接触时，两者表面将发生电子（离子）转移现象，从而产生电能。基于对电信号的输出频率和大小的分析，我们可以得到液滴的属性。然而，目前报道的液滴自供能传感器通常基于硬性的基质材料，且加工制备方法较为复杂，不利于共形贴附于不规则物体表面应用。另外，当液滴与固体表面接触后，液体需要自动滚离固体表面，从而维持传感器的稳定性。因此，人们在固体表面制备产生疏水结构，但是疏水结构的制备通常涉及到较为复杂的加工制造工艺。

针对现有技术缺陷，本专利提供了基于激光加工技术的自供能柔性液滴传感器的制备工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供基于激光加工技术的自供能柔性液滴传感器的制备工艺，以解决上述背景技术中提出的现有的传感器制备成本低、制备方法繁多等问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于激光加工技术的自供能柔性液滴传感器的制备工艺具体工艺为：步骤一、基于光热效应，利用脉冲激光在聚酰亚胺膜表面产生多孔石墨烯指叉电极；

步骤二、将溶液混合比为10:1的聚二甲基硅氧烷溶液充分搅拌均匀，在真空中去除气泡，将步骤1中制备的多孔石墨烯指叉电极固定在旋涂仪上，随后，将聚二甲基硅氧烷溶液浇注在样品表面，静置2分钟，调整旋涂仪的转速180-220 rpm，时间为5-8秒；将转速增加到90-1100 rpm，时间为3-8秒，将样品移入烘箱中烘烤18-22分钟；

步骤三、多次重复步骤二精确控制旋涂的聚二甲基硅氧烷厚度为100-500微米；

步骤四、将步骤三中所制备的样品放置于烘箱中烘烤1小时，以充分固化聚二甲基硅氧烷；

步骤五、将聚二甲基硅氧烷薄膜从聚酰亚胺基底上剥离，可将图案化的多孔石墨烯转移到聚二甲基硅氧烷薄膜A面上；

步骤六、最后，利用脉冲激光在步骤五中所得到的样品B面上交叉扫描产生超疏水结构。

作为优选，所述的步骤一中激光加工的能量密度为：8.0-8.8 J/cm², 扫描速度为：95-110mm/s；

作为优选，所述的步骤六中脉冲激光的扫描的能量密度为：5.3-5.8 J/cm², 扫描速度为：380-420mm/s，扫描间距为90-110微米。