[发明专利]一种灵敏度高且对严苛环境耐受力强的柔性应变传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种灵敏度高且对严苛环境耐受力强的柔性应变传感器，其特征在于：该柔性应变传感器包括柔性衬底(1)、弹性胶粘剂或黏贴双面胶(2)、含规则狭缝阵列的薄板状导电层(3)以及导电层两端连接的金属测试导线(4)；其中：所述薄板状导电层(3)被封装在两层柔性衬底(1)之间，柔性衬底与薄板状导电层采用弹性胶粘剂或黏贴双面胶(2)粘连；所述柔性衬底(1)在传感器封装前进行预拉伸变形，与导电层(3)粘连后再释放预拉伸应变；所述导电层(3)中的狭缝在柔性衬底(1)回弹力的作用下窄缩且狭缝两侧产生接触；所述狭缝的长度方向与传感器的拉伸方向垂直，狭缝贯穿导电层(3)的厚度方向而不贯穿导电层宽度方向(即狭缝的长度方向)，整个导电层(3)呈现连续导电结构。

2.按照权利要求1所述的灵敏度高且对严苛环境耐受力强的柔性应变传感器，其特征在于：所述柔性衬底材料(1)的弹性应变量大于5％。

3.按照权利要求2所述的灵敏度高且对严苛环境耐受力强的柔性应变传感器，其特征在于：所述薄板状导电层(3)为导电聚合物、金属材料或导电复合材料，具有良好的弹性变形能力或较高的弹性模量，厚度为1μm～1mm。

4.按照权利要求3所述的灵敏度高且对严苛环境耐受力强的柔性应变传感器，其特征在于：所述薄板状导电层上的狭缝阵列图案由一组长度方向垂直于传感器拉伸方向的狭缝沿着传感器拉伸方向均匀排布形成，所述狭缝的形状可为直线形、波浪形或锯齿型。

5.根据权利要求1-4任一所述的灵敏度高且对严苛环境耐受力强的柔性应变传感器的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

1)采用微加工方式在薄板状导电材料中加工出具有规则狭缝的阵列图案，所述狭缝宽度为0.1μm～50μm；

2)在导电层狭缝阵列局部的沟道侧壁电镀一层金属薄膜；

3)在导电层长度方向的两端连接测试金属导线；

4)在两片柔性衬底材料的一面涂覆弹性胶粘剂或黏贴双面胶，并对柔性衬底材料进行一定程度的预拉伸；

5)采用对粘封装的方式将步骤3)所得导电层封装在步骤4)所得两片预拉伸的柔性衬底之间；

6)释放柔性衬底中的预应变，使步骤1)所述狭缝在柔性衬底回弹力的作用下窄缩且其两侧互相接触。

6.按照权利要求5所述的灵敏度高且对严苛环境耐受力强的柔性应变传感器的制备方法，其特征在于：步骤2)中，所述金属薄膜为任意具有导电性的纯金属或其合金薄膜，均匀覆盖所述狭缝阵列局部的沟道侧壁，其厚度小于所述狭缝宽度的1/10。