[发明专利]一种柔性温压一体化传感器及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种柔性温压一体化传感器，包括电容器介电层及分别粘合在电容器介电层上表面和下表面的柔性电极，其特征在于，所述电容器介电层为多孔PDMS薄膜，所述柔性电极为图形化的金属温敏薄膜。

2.根据权利要求1所述的一种柔性温压一体化传感器，其特征在于，所述图形化的金属温敏薄膜的厚度为400-600nm；所述多孔PDMS薄膜厚度为1-3mm。

3.根据权利要求1所述的一种柔性温压一体化传感器，其特征在于，所述图形化的金属温敏薄膜为蛇形金属铂温敏薄膜；所述蛇形金属铂温敏薄膜的电极线的宽度为20-100μm；图形化的金属温敏薄膜的柔性衬底为聚酰亚胺。

4.基于一种柔性温压一体化传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：基片的清洗与固定：将刚性基底和柔性薄膜进行清洗烘干，后将柔性薄膜固定在刚性基底上，组成基片；

步骤二：光刻图形化：使用匀胶机在经过步骤一处理后的基片上旋涂光刻胶，再依次进行前烘、曝光、后烘坚膜、显影、吹干操作，最后在基片上得到图形化的光刻胶薄膜；

步骤三：沉积金属温敏薄膜以及退火：在经过步骤二处理的基片上沉积一层金属温敏薄膜，溅射完成后取下刚性基底上的柔性薄膜，对其进行剥离工艺去除光刻胶，得到柔性薄膜上的图形化的金属温敏薄膜，放置于高温烘箱中进行退火处理；

步骤四：传感器的组装：将步骤三得到的金属温敏薄膜作为平板电容的两极板，与制备得到的多孔介质层紧密地贴合在一起，得到柔性温压一体化传感器。

5.根据权利要求4所述的一种柔性温压一体化传感器的制备方法，其特征在于，所述多孔介质层的制备方法为：采用聚二甲基硅氧烷作为介质层主剂，将主剂与固化剂按重量比例(8-12)：1混合搅拌均匀，将造孔剂添加到混合溶液中，搅拌均匀后，倒入模具加热固化，即可得到多孔介质层。

6.根据权利要求5所述的一种柔性温压一体化传感器的制备方法，其特征在于，搅拌方式为玻璃棒手动搅拌，时间10-20min；

所述造孔剂包括碳酸氢铵、碳酸氢钠、氯化钠、糖中的任意一种或几种，掺杂重量比例为5-20％；

所述模具的材料为聚四氟乙烯；两端用厚度为1-2.5mm的玻璃垫片固定模具间隙；固化温度为65-90℃，时间为3-5h。

7.根据权利要求4所述的一种柔性温压一体化传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，所述匀胶机使用的光刻胶为负性光刻胶，匀胶机前转速度800-1200rpm，时间8-12s，后转速度3400-3800rpm，时间35-45s；

所述步骤二中，前烘的温度为130-170℃，时间为1-5min；曝光的模式为紫外曝光，曝光时长为20-30s；后烘竖膜的温度为80-120℃，时间为1-5min；显影时间为15-25s；吹干采用的是惰性气体，最终得到的蛇形图案的光刻胶薄膜，电极线宽为20-100μm。

8.根据权利要求4所述的一种柔性温压一体化传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，沉积的方法为直流磁控溅射，参数为：机器真空度1×10^-3Pa，溅射电压250V，溅射电流15mA，氩气气压0.5Pa，溅射时间5-20min，溅射得到的图形化的金属温敏薄膜；

金属温敏薄膜材料为铂；

所述步骤三中，剥离工艺具体是指采用丙酮溶液溶解光刻胶薄膜1h，最后在聚酰亚胺薄膜上得到图形化的金属温敏薄膜；

所述步骤三中，退火处理的温度为120-180℃，时间为2h，烘箱的升温速率为2℃/min，降温速率为2.5℃/min。

9.根据权利要求4所述的一种柔性温压一体化传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤四中，采用的贴合材料为PDMS胶水，PDMS主剂与固化剂混合比例为(8-12):1，贴合后50-70℃加热固化1-3h。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种柔性温压一体化传感器的应用，其特征在于，用作同时独立检测20-80℃外界温度信号和0-300kPa施加压力信号。