[發明專利]基于柔性鐵電薄膜的流體驅動式壓電傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 201510419074.3
• 申請日: 2015-07-16
• 公開（公告）號: CN105067835B
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 國世上;趙興中;張玲玲;劉暢
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01P5/08
• 分類號: G01P5/08;G01N11/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 胡艷

1.基于柔性鐵電薄膜的流體驅動式壓電傳感器，其特征在于，包括：

玻璃基片和微流控芯片基片；

玻璃基片上集成有兩相平行的P(VDF-TrFE)電紡絲薄膜條；

微流控芯片基片制作有微溝道、第一電極凹槽、第二電極凹槽、第三電極凹槽、第四電極凹槽，第一電極凹槽和第二電極凹槽位于微溝道一側，第三電極凹槽和第四電極凹槽位于微溝道另一側；

微流控芯片基片還設有進樣口、出樣口和銀漿注入口，進樣口、出樣口與微溝道兩端連通，銀漿注入口與電極凹槽連通；

玻璃基片和微流控芯片基片鍵合，一P(VDF-TrFE)電紡絲薄膜條兩端分別位于第一電極凹槽和第三電極凹槽底，另一P(VDF-TrFE)電紡絲薄膜條兩端分別位于第二電極凹槽和第四電極凹槽底。

2.如權利要求1所述的基于柔性鐵電薄膜的流體驅動式壓電傳感器，其特征在于：

P(VDF-TrFE)電紡絲薄膜條的紡絲直徑為300nm-500nm、厚度為5μm～10μm、寬度為0.3mm～1mm，P(VDF-TrFE)電紡絲薄膜條間距5mm～25mm。

3.如權利要求1所述的基于柔性鐵電薄膜的流體驅動式壓電傳感器，其特征在于：

所述的微溝道為直溝道，長20mm～30mm、寬500μm～800μm、高50μm～70μm。

4.權利要求1所述的基于柔性鐵電薄膜的流體驅動式壓電傳感器的制備方法，其特征在于，包括：

(1)制備P(VDF-TrFE)電紡絲薄膜；

(2)將P(VDF-TrFE)電紡絲薄膜轉移至玻璃基片，經刻蝕獲得兩相平行的P(VDF-TrFE)電紡絲薄膜條；

(3)制作具有微溝道和4個電極凹槽的微流控芯片基片，2個電極凹槽位于微溝道一側，另2個電極凹槽位于微溝道另一側；采用打孔方式制作與電極凹槽連通的銀漿注入口以及與微溝道兩端連通的進樣口、出樣口；

(4)將步驟(2)所得玻璃基片和步驟(3)所得芯片基片脫水鍵合。

5.如權利要求4所述的基于柔性鐵電薄膜的流體驅動式壓電傳感器的制備方法，其特征在于：

步驟(1)具體為：

配置質量分數為20％-25％的P(VDF-TrFE)溶液，注射器吸取P(VDF-TrFE)溶液后固定于注射泵，放置接收P(VDF-TrFE)電紡絲薄膜的金屬轉筒，注射器針頭和金屬轉筒離注射器針頭最近的母線的距離為10cm～15cm；注射器針頭接電場正極，金屬轉筒接地，注射器針頭和金屬轉筒間高壓電場為12～13kV，P(VDF-TrFE)溶液以0.2mL/h～0.3mL/h的速度注射，金屬轉筒以1500r.p.m～2000r.p.m的速度旋轉，即得到P(VDF-TrFE)電紡絲薄膜。

6.如權利要求5所述的基于柔性鐵電薄膜的流體驅動式壓電傳感器的制備方法，其特征在于：

所述的P(VDF-TrFE)溶液中，溶劑為二氮二甲基甲酰胺和丙酮，二氮二甲基甲酰胺和丙酮的體積比為1:0～3:2。

7.如權利要求4所述的基于柔性鐵電薄膜的流體驅動式壓電傳感器的制備方法，其特征在于：

步驟(2)中采用感應耦合等離子體刻蝕法或反應離子刻蝕法進行刻蝕。

8.如權利要求4所述的基于柔性鐵電薄膜的流體驅動式壓電傳感器的制備方法，其特征在于：

步驟(3)具體為：

采用軟刻蝕法或反應離子刻蝕法將微溝道和電極凹槽轉移到單晶硅片，獲得陽模模板；將液態聚二甲基硅氧烷與其固化劑的混合物倒在陽模模板上，固化后，經脫模，得到微流控芯片基片。

9.如權利要求8所述的基于柔性鐵電薄膜的流體驅動式壓電傳感器的制備方法，其特征在于：

液態聚二甲基硅氧烷與其固化劑按(5-20)：1的比例混合。