[發明專利]基于微液滴的全柔性無源壓力傳感器及其制造方法及其檢測方法

有效

• 申請號: 201711308033.2
• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN108168740B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 聶寶清;陳新建;劉堅;姚婷;張憶秋
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G01L1/14
• 分類號: G01L1/14;G01L9/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 金方瑋;董建林

1.基于微液滴的全柔性無源壓力傳感器，其特征在于，包括：形成感應腔室的兩層導電電極，滴于上述感應腔室內的感測液滴，設于上述感應腔室兩側的傳感器線圈，設于上述傳感器線圈內的間隔層，覆蓋上述導電電極和傳感器線圈的柔性覆蓋膜，上述感應腔室內設有供感測液滴擴展的空間，上述感測液滴為高介電常數的液體，體積范圍為0.3-2μL；

上述傳感器線圈包括：上半線圈，下半線圈，設于上述上半線圈和下半線圈之間的折疊部，上半線圈和下半線圈由覆蓋銅的聚酰亞胺膜(Cu-PI膜)作出銅圖案后再折疊實現；柔性覆蓋膜的厚度范圍為5-300μm，導電電極的厚度范圍為1-20μm，間隔層的厚度范圍為50-250μm；

上述間隔層為丙烯酸類雙面膠帶；

上述柔性覆蓋膜的厚度范圍為5-300μm，導電電極的厚度范圍為1-20μm，上述間隔層的厚度范圍為50-250μm。

2.根據權利要求1所述的基于微液滴的全柔性無源壓力傳感器，其特征在于，上述導電電極和傳感器線圈為導電金屬制成。

3.根據權利要求1所述的基于微液滴的全柔性無源壓力傳感器，其特征在于，上述柔性覆蓋膜為高分子薄膜。

4.根據權利要求1所述的基于微液滴的全柔性無源壓力傳感器的制造方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一，準備一塊覆蓋導電金屬的柔性覆蓋膜；

步驟二，將絲網掩模放置在覆蓋導電金屬的柔性覆蓋膜上，然后在絲網掩膜的表面印刷油墨，隨后使用刮板在絲網表面上移動，在此期間，油墨穿過絲網掩模的細網孔附著在導電金屬電極表面；

步驟三，把絲網從柔性薄膜上取下后，將樣品在100℃下加熱，使油墨固化；

步驟四，將樣品浸入金屬蝕刻溶液中以蝕刻掉基底暴露的金屬，然后用甲基乙基酮溶液除去油墨，獲得柔性薄膜上的導電金屬圖案；

步驟五，采用臺式二氧化碳脈沖激光蝕刻儀對膠帶進行蝕刻，以形成圓環狀的膠帶腔壁；

步驟六，將聚酰亞胺膜按照導電金屬圖案進行對準，形成對折線和感應腔室；

步驟七，通過微量移液管將高介電常數的液體滴置于感應腔室中；

步驟八，按照對折線對折，完成包裝。

5.根據權利要求1所述的基于微液滴的全柔性無源壓力傳感器的檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一，導電電極和感測液滴作為可變電容器C_s，兩側的傳感器線圈和間隔層作為兩個電感器L_s1和L_s2；根據法拉第的感應定律，兩個電感之間有一個互感L_M；串聯電阻R_s表示來自電極的電阻；

步驟二，為了無線測量LC液滴傳感器，具有串聯電阻R_r的讀取線圈L_r與傳感器的兩個平面電感通過互感L_M1和L_M2耦合；從傳感器的電容和電感得到的諧振頻率f_s可以表示為：

步驟三，根據已知變壓器方程，可以通過監測外部線圈L_r的阻抗/相位損耗來檢測諧振頻率f_s；使用相位法來描述傳感器的諧振頻率f_s與讀取線圈的阻抗相位最小值的頻率f_phase-mim之間的關系：

其中，k是傳感器線圈和讀取線圈的耦合系數，Q表示LC感測裝置的品質因數；

一旦耦合系數和品質因數為常數，諧振頻率與f_phase-mim正比。