[發明專利]一種柔性可延展葉面傳感系統及制備方法

在審

• 申請號: 201710646085.4
• 申請日: 2017-07-31
• 公開（公告）號: CN107356291A
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發明（設計）人: 黃顯;趙一聰
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01N27/04;G01N33/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 杜文茹

1.一種柔性可延展葉面傳感系統，包括信號測量模塊(3)，其特征在于，所述的信號測量模塊(3)通過柔性導線(2)連接用于貼附于植物葉片(14)上用于采集植物葉片(14)的不同信息的柔性可延展葉面傳感器(1)。

2.根據權利要求1所述的一種柔性可延展葉面傳感系統，其特征在于，所述的柔性可延展葉面傳感器(1)包括由下至上依次設置的載體層(7)、基底層(8)、粘連層(9)、第二絕緣層(10)、傳感模塊層(11)、互連層(12)和第一絕緣層(13)。

3.根據權利要求2所述的一種柔性可延展葉面傳感系統，其特征在于，所述的傳感模塊層(11)是由1個以上的傳感模塊(4)構成，每一個傳感模塊(4)用于采集植物葉片(14)上的一種信息，所述的互連層(12)是由與所述的傳感模塊(4)個數相同的1組以上的可延展互連線(5)和連接在所述可延展互連線(5)輸出端的引出電極(6)構成，每一組可延展互連線(5)的輸入端對應連接一個傳感模塊(4)。

4.根據權利要求3所述的一種柔性可延展葉面傳感系統，其特征在于，所述的采集植物葉片(14)上的信息包括，溫度信息、濕度信息、應變信息、光強信息、微量元素信息、氨基酸信息和葉綠素信息中的一種以上。

5.根據權利要求3所述的一種柔性可延展葉面傳感系統，其特征在于，所述的可延展互連線(5)采用能夠跟隨葉子的生長發生形變的空間可延展的結構或平面可延展的結構。

6.根據權利要求2所述的一種柔性可延展葉面傳感系統，其特征在于，所述的第一絕緣層(13)和第二絕緣層(10)采用能夠跟隨葉子的生長發生形變的空間可延展的結構或平面可延展的結構。

7.根據權利要求5或6所述的一種柔性可延展葉面傳感系統，其特征在于，所述的空間可延展的結構是空間彎折結構、波浪形結構或島橋結構，所述的平面可延展的結構是蛇形結構或分形結構。

8.一種權利要求1所述的柔性可延展葉面傳感系統的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)在硅片上涂覆聚甲基丙烯酸甲酯作為犧牲層；

2)在聚甲基丙烯酸甲酯表面涂覆聚酰亞胺作為第一絕緣層；

3)在絕緣體上硅的限定區域進行摻雜，獲得P和N摻雜區，在絕緣體上硅上均勻地刻蝕出通孔陣列，放入緩沖氧化蝕刻劑中釋放硅納米薄膜，得到用于采集光強信息、溫度信息和應變信息的材料；

4)使用聚二甲基硅氧烷轉印圖章將釋放后的硅納米薄膜從絕緣體上硅上揭起來，轉印到還沒有完全固化的第一絕緣層上后進行熱固化；

5)采用光刻和干法刻蝕工藝實現硅納米薄膜的圖形化，分別形成光強傳感模塊、溫度傳感模塊和應變傳感模塊；

6)去除光刻膠，采用電子束蒸鍍形成互連層，作為各傳感模塊的互連層和濕度傳感模塊；

7)采用光刻和濕法腐蝕工藝實現互連層和濕度傳感單元的圖形化，形成具有濕度傳感模塊、具有可延展性的金屬互連線層以及金屬互連線層與接口電路間的引出電極；

8)去除光刻膠，涂覆第二層絕緣層；

9)采用光刻和等離子刻蝕工藝實現第一絕緣層和第二絕緣層的圖形化，形成柔性可延展傳感器的最終形狀；

10)使用水溶性膠帶作為載體層，在載體層上面依次涂覆硅膠基底層和硅膠粘連劑，其中，硅膠粘連劑使各傳感模塊與硅膠基底粘連的更緊密；

11)去除柔性可延展傳感器與硅片間的聚甲基丙烯酸甲酯犧牲層，使得柔性可延展傳感器從硅片上分離，使用水溶性轉印膠帶將柔性可延展傳感器從硅片上揭下，轉印至硅膠基底上；

12)用水沖洗去除轉印膠帶，完成柔性可延展傳感器制備形成具有第一PI絕緣層、金屬互連層、傳感模塊層、第二PI絕緣層、粘連層、硅膠基底層和水溶性載體層的多層復合結構。

9.根據權利要求8所述的柔性可延展葉面傳感系統的制備方法，其特征在于，所述形成互連層的材料是銅、金、鈦/銅/金、鈦/銅中的一種。