[發明專利]一種紙基電容型柔性傳感器的制備方法

有效

• 申請號: 201811511149.0
• 申請日: 2018-12-11
• 公開（公告）號: CN109752029B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 謝麗萍;曾何德樂
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01D5/24
• 分類號: G01D5/24
• 代理公司: 北京中強智尚知識產權代理有限公司 11448
• 代理人: 黃耀威

本發明公開了一種紙基電容型柔性傳感器的制備方法，包括：通過對紙基進行處理，使所述紙基表面形成親疏水圖案；將導電材料填充到所述親疏水圖案上的親水區域內，使所述導電材料在所述紙基表面形成導電層，并在所述導電層邊緣連接外部引線形成外部接口；用第一封裝層將所述紙基、導電層及部分外部引線進行封裝，形成單片電極板；將兩個所述單片電極板的靠近導電層的一面進行相向貼合，形成雙片電極板，再通過第二封裝層將所述雙片電極板的表面進行封裝，得到電容型柔性傳感器。本發明提供的制備方法不但制作工藝簡單，成品楊氏模量低，重量輕，并且具有低成本，高柔韌性，高靈敏度，生物相容性好和可穿戴等優點。

技術領域

本發明屬于柔性傳感器技術領域，特別涉及一種紙基電容型柔性傳感器的制備方法。

背景技術

可穿戴傳感器由于在個人健康、人體活動監測、人工智能機器人等領域的廣闊應用前景，已引起學術界和工業界的廣泛關注。可穿戴傳感器由于模量低、重量輕、靈活性強、和可拉伸等性能，可以很好的貼合在皮膚或是器官上，可以記錄從微小的生理信號(例如脈搏、心跳率、呼吸、發聲)到高強度的動作信號(例如肌肉運動)，為健身信息跟蹤、疾病診斷和風險監測提供了一種新的途徑。目前已經開發出基于壓電、壓阻、電阻和電容檢測原理的柔性傳感器。然而，大多數方法依賴于微電子制造工藝，涉及復雜的制造工藝，如紫外線照射、等離子體處理、薄膜真空沉積、自旋涂層、光刻、干濕蝕刻、轉移印刷等。盡管這些方法已被證明是有效的，但昂貴的儀器和材料所帶來的高昂費用限制了它們的應用。通過簡單的制作工藝，開發出一種高靈敏度、高性價比的新型柔性傳感器仍是一個亟待解決的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種低成本、高靈敏度的紙基電容型柔性傳感器的制備方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種紙基電容型柔性傳感器的制備方法，包括：

通過對紙基進行處理，使所述紙基表面形成親疏水圖案；

將導電材料填充到所述親疏水圖案上的親水區域內，使所述導電材料在所述紙基表面形成導電層，并在所述導電層邊緣連接外部引線形成外部接口；

用第一封裝層將所述紙基、導電層及部分外部引線進行封裝，形成單片電極板；

將兩個所述單片電極板的靠近導電層的一面進行相向貼合，形成雙片電極板，再通過第二封裝層將所述雙片電極板的表面進行封裝，得到電容型柔性傳感器。

進一步的，在通過對所述紙基進行處理時，所述采用的處理方法包括旋涂法、層壓法、光刻法、印章法、凹版印刷、凸版印刷、蠟印法、噴墨打印法、絲網印刷法、磁控濺射、熱蒸鍍、印染法、化學轉化膜處理法、折疊紙模板法、膠帶轉移法、物理氣相沉積法和等離子蝕刻法中的一種或幾種。

進一步的，所述折疊紙模板法包括：

在紙模板切割成折疊的鏤空的圖案后，在所述紙模板上涂抹阻隔材料；

將可制備紙基的材料放入所述折疊紙模板的中間，形成三明治結構，所述折疊紙模板上的阻隔材料通過接觸紙基的制備材料后，所述阻隔材料滲透到紙基的制備材料上，進而在制備出的所述紙基上形成親疏水圖案。

進一步的，所述將導電材料加到紙基的親水區域的方法為移液器滴加、3D打印法、印章法和噴墨打印中的一種或幾種。

進一步的，所述紙基上形成導電層的圖案為橢圓形、圓形、矩形、星形、三角形、五邊形、六邊形、箭頭形或半月形的基礎圖形，或為貝塞爾曲線、Peano、Hilbert、Moore和Greek cross曲線的分形曲線中的一種或幾種。