[發明專利]柔性應變傳感器及其制作方法

有效

• 申請號: 201811330471.3
• 申請日: 2018-11-09
• 公開（公告）號: CN111174685B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 潘曹峰;鮑容容;李靜
• 申請（專利權）人: 北京納米能源與系統研究所
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

1.一種柔性應變傳感器，包括：

襯底；以及

金屬薄膜層，所述金屬薄膜層形成在所述襯底上；所述金屬薄膜層具有平行層疊區域并在表面形成裂紋層疊結構；當對所述柔性應變傳感器施加應變并逐漸增大時，所述裂紋層疊結構的區域減少直到形成裂縫，隨后裂縫增寬，從而使所述金屬薄膜層的電阻增大，即通過電阻相對變化的大小反應施加的應變的大小；

其中，所述襯底的厚度為10μm-25μm；該厚度范圍的襯底能夠對應變刺激做出高靈敏度的響應。

2.如權利要求1所述的柔性應變傳感器，其特征在于，所述襯底的厚度為15μm。

3.如權利要求1或2所述的柔性應變傳感器，其特征在于，所述襯底采用彈性高分子聚合物制成。

4.如權利要求3所述的柔性應變傳感器，其特征在于，所述彈性高分子聚合物包括聚二甲基硅氧烷。

5.如權利要求1-2或4中任一項所述的柔性應變傳感器，其特征在于，所述金屬薄膜層采用金、銀、鋁或氧化銦錫制成。

6.如權利要求1-2或4中任一項所述的柔性應變傳感器，其特征在于，所述金屬薄膜層包括成“工”字型設置的金屬薄膜層第一部分、金屬薄膜層第二部分和金屬薄膜層第三部分，所述金屬薄膜層第二部分位于所述金屬薄膜層第一部分和金屬薄膜層第三部分之間。

7.如權利要求6所述的柔性應變傳感器，其特征在于，所述金屬薄膜層第二部分的尺寸為1mm×2mm-100mm×200mm；所述金屬薄膜層第一部分和所述金屬薄膜層第三部分的尺寸為1mm×2mm-100mm×200mm。

8.一種柔性應變傳感器的制作方法，包括以下步驟：

S1，提供犧牲層；

S2，在所述犧牲層上形成襯底，其中所述襯底的厚度為10μm-25μm；該厚度范圍的襯底能夠對應變刺激做出高靈敏度的響應；

S3，在所述襯底上形成金屬薄膜層；所述金屬薄膜層具有平行層疊區域并在表面形成裂紋層疊結構；當對所述柔性應變傳感器施加應變并逐漸增大時，所述裂紋層疊結構的區域減少直到形成裂縫，隨后裂縫增寬，從而使所述金屬薄膜層的電阻增大，即通過電阻相對變化的大小反應施加的應變的大小；以及

S4，去除犧牲層。

9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，在步驟S3中，利用磁控濺射法在所述襯底上形成所述金屬薄膜層。

10.如權利要求8或9所述的方法，其特征在于，步驟S3還包括：

S31，對所述襯底進行預拉伸，形成具有裂紋層疊結構的金屬薄膜層。

11.如權利要求10所述的方法，其特征在于，在步驟S31中，利用線性馬達對所述襯底進行預拉伸。

12.如權利要求8-9中任一項所述的方法，其特征在于，利用高速旋涂法在所述犧牲層上形成所述襯底。

13.如權利要求8-9中任一項所述的方法，其特征在于，所述襯底采用彈性高分子聚合物制成。

14.如權利要求13所述的方法，其特征在于，所述彈性高分子聚合物包括聚二甲基硅氧烷。

15.如權利要求8-9中任一項所述的方法，其特征在于，利用去離子水去除所述犧牲層。