[發明專利]應力探測裝置與應力探測矩陣系統

在審

• 申請號: 201811157312.8
• 申請日: 2018-09-30
• 公開（公告）號: CN109282930A
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 閆培光;陳浩;尹金德;邢鳳飛
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00
• 代理公司: 深圳市恒申知識產權事務所(普通合伙) 44312
• 代理人: 袁文英

本發明公開了一種應力探測裝置與應力探測矩陣系統，應力探測裝置包括：硅襯底與探測組件，其中，硅襯底設置有凹槽，探測組件包括柔性襯底、二維層狀材料片及探測電路；二維層狀材料片設置于柔性襯底的表面，二維層狀材料片與硅襯底的表面相貼合，且二維層狀材料片與上述凹槽結合形成一空腔；上述凹槽的兩側設置有電極，探測電路與該電極電性連接。本發明公開的應力探測裝置可以通過測量二維層狀材料片中電信號的變化情況，來間接測量出外部應力的大小，測量結果具有較高的準確度。同時，上述裝置結構較簡單，可以根據需求來選擇硅襯底與探測組件的尺寸大小，故還能夠應用于微米級區域的應力測量。

技術領域

本發明涉及應力探測技術領域，尤其涉及一種應力探測裝置與應力探測矩陣系統。

背景技術

物體由于外因(受力、濕度、溫度變化等)而變形時，在物體內各部分之間會產生相互作用的內力，單位面積上的內力稱為應力。應力探測被普遍的應用到人們的日常生活當中，其中在生物醫療，儀器架設、密封檢測、汽車、人體工學和包裝密封等領域具有廣泛的應用，并帶來了巨大的經濟價值。

目前，市場上的應力檢測設備通常都是采用光學傳感或機械應力探測的原理進行制備，在使用時，通過將應力信號轉換成電信號進行探測。常見的應力檢測器件包括應變儀、可變電容和壓電器件等，該類檢測器件的結構復雜，靈敏度較低，且由于體積較大，很難準確的對微米級的區域進行應力測量。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種應力探測裝置與應力探測矩陣系統，旨在解決現有技術中的應力檢測裝置靈敏度低，體積大，難以準確測量微米級區域的應力的技術問題。

為實現上述目的，本發明第一方面提供一種應力探測裝置，該裝置包括硅襯底與探測組件，所述硅襯底設置有凹槽，所述探測組件包括柔性襯底、二維層狀材料片及探測電路；

所述二維層狀材料片設置于所述柔性襯底的指定表面，所述二維層狀材料片與所述硅襯底的表面相貼合，且所述二維層狀材料片與所述凹槽結合形成一空腔；

所述凹槽的兩側設置有電極，所述探測電路與所述電極電性連接。

可選的，所述二維層狀材料片與所述電極之間為歐姆接觸關系。

可選的，所述柔性襯底為高分子有機聚合物，所述高分子有機聚合物包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇和聚二甲基硅氧烷中的至少一種。

可選的，所述二維層狀材料片包括過渡金屬硫化物和黑磷中的至少一種。

可選的，所述探測電路包括驅動電路，所述驅動電路用于對所述二維層狀材料片施加偏置電壓。

可選的，所述探測電路還包括電信號放大電路和應力探測電路，所述電信號放大電路用于放大所述二維層狀材料片中產生的電信號，所述應力探測電路用于探測所述二維層狀材料片中被放大的電信號。

可選的，所述凹槽是利用電子束曝光或雙束刻蝕的方式在所述硅襯底表面加工而成。

可選的，所述柔性襯底的厚度為10μm～30μm。

為實現上述目的，本發明第二方面提供一種應力探測矩陣系統，該應力探測矩陣系統包括襯底與若干個應力探測裝置，所述若干個應力探測裝置按照預設的排布方式排布于所述襯底的表面；

所述應力探測裝置為本發明第一方面提供的應力探測裝置。