[發明專利]一種柔性傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 201810021363.1
• 申請日: 2018-01-10
• 公開（公告）號: CN108318162B
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發明（設計）人: 劉川;韓宋佳;劉春瑞
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22
• 代理公司: 11624 北京卓嵐智財知識產權代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 任漱晨<國際申請>=<國際公布>=<進入

1.一種柔性傳感器，其特征在于，包括兩層柔性襯底(1)，電極(3)，傳感層，所述兩層柔性襯底(1)之間具有封閉管道空腔，所述封閉管道空腔內包含有傳感層，所述傳感層由導電液體(2)和導電固體(4)組成，或者所述傳感層由導電液體(2)和金屬薄膜層(5)組成，所述電極(3)與傳感層連通并向外延伸出柔性襯底(1)的邊界；

其中，當所述傳感層由導電液體(2)和導電固體(4)組成時：

所述導電固體(4)位于所述封閉管道空腔的一側，所述導電液體(2)位于所述封閉管道空腔的另一側；

或者，所述導電固體(4)位于所述封閉管道空腔的兩側所述導電液體(2)位于所述兩層導電固體(4)形成的中間夾層；

或者，所述導電固體(4)位于所述封閉管道空腔的全部內表面，所述導電液體(2)位于所述導電固體(4)形成的空腔內；

當所述傳感層由導電液體(2)和金屬薄膜層(5)組成時：

所述金屬薄膜層(5)沉積于所述封閉管道空腔的一側，所述導電液體(2)位于所述封閉管道空腔的另一側；

或者，所述金屬薄膜層(5)沉積于所述封閉管道空腔的兩側，所述導電液體(2)位于所述金屬薄膜層(5)形成的中間夾層；

或者，所述金屬薄膜層(5)沉積于所述封閉管道空腔的全部內表面，所述導電液體(2)位于所述金屬薄膜層(5)形成的空腔內。

2.根據權利要求1所述的柔性傳感器，其特征在于，所述兩層柔性襯底(1)之間形成的封閉管道空腔的截面形狀包括：矩形，三角形，多邊形，圓形，不規則形；所述封閉管道空腔沿截面延伸的軸線包括：直線，蛇形，波浪形，蚊香形。

3.根據權利要求1所述的柔性傳感器，其特征在于，

所述導電液體(2)的材料包括：聚乙撐二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽、導電凝膠、納米粒子分散液、離子液體、液態金屬、導電高分子；

所述導電固體(4)的材料包括：納米顆粒、一維納米材料、二維納米材料；所述納米材料包括：金納米顆粒、銀納米顆粒、銅納米顆粒和碳納米顆粒；一維納米材料包括：碳納米管、石墨烯帶、金納米線、銀納米線、銅納米線、半導體納米線、棒；二維納米材料包括：石墨烯及其衍生物、黑磷、六方氮化硼、二硫化鉬、過渡金屬硫化物、石墨氮化硼、過渡金屬氧化物、金屬鹵氧化物；

所述金屬薄膜層(6)包括：金薄膜、銀薄膜、銅薄膜、鉑薄膜、鋁薄膜；

所述柔性襯底(1)的材料包括：聚二甲基硅氧烷、硅橡膠、聚氨酯、聚對苯二甲酸乙醇酯、聚酰亞胺、鉑催化硅橡膠、聚萘二甲酸乙二醇酯、環氧樹脂。

4.一種如權利要求1或2或3所述的柔性傳感器的制備方法，其特征在于，所述方法包括：

通過圖形化工藝在硬質基底表面制備管道空腔模板；

將導電固體材料的分散液經過超聲分散后，均勻地涂覆在管道空腔模板的表面；

在硬質基底和導電固體(4)的表面均勻涂覆一層液化的柔性襯底材料；

當液化的柔性襯底材料固化后，將柔性襯底(1)和導電固體(4)一體的從硬質基底上剝離，所述導電固體(4)形成管道空腔形狀；

在管道空腔處粘連電極(3)并用另一層柔性襯底(1)封裝；

在管道空腔內注入導電液體(2)并封裝處理。

5.一種如權利要求1或2或3所述的柔性傳感器的制備方法，其特征在于，所述方法包括：

通過圖形化工藝在硬質基底表面制備管道空腔模板；

在硬質基底表面均勻涂覆一層液化的柔性襯底材料；

液化的柔性襯底材料固化后形成柔性襯底(1)，將柔性襯底(1)從硬質基底上剝離，所述柔性襯底(1)表面形成管道空腔形狀；

在管道空腔內沉積導電金屬薄膜層(5)；

在管道空腔處粘連電極(3)并用另一層柔性襯底(1)封裝；

在管道空腔內注入導電液體(2)并封裝處理。

6.根據權利要求4所述的柔性傳感器的制備方法，其特征在于，所述管道空腔截面形狀包括：矩形，三角形，多邊形，圓形，不規則形；所述封閉管道空腔沿截面延伸的軸線包括：直線，蛇形，波浪形，蚊香形。