[發明專利]一種仿生氣流全向感知柔性傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 202010114163.8
• 申請日: 2020-02-24
• 公開（公告）號: CN111208316B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 韓志武;劉林鵬;張俊秋;牛士超;侯濤;孫濤;張昌超;孟憲存;劉振寧
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01P5/04
• 分類號: G01P5/04
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 朱陽波;王永文

本發明公開了一種仿生氣流全向感知柔性傳感器及其制備方法，所述傳感器包括：依次設置的柔性基底薄膜、柔彈性聚合物薄膜、導電層、微/納米棒；所述柔彈性聚合物薄膜上形成有若干個發射狀的仿生縫結構，所述導電層位于所述發射狀的仿生縫結構內，所述微/納米棒位于所述發射狀的仿生縫結構的發射中心，所述微/納米棒的彈性模量大于所述柔彈性聚合物薄膜的彈性模量。由于微/納米棒位于所述發射狀的仿生縫結構的發射中心，每個仿生縫結構代表一個方位。當微/納米棒擺向某一個仿生縫結構時，該仿生縫結構的電阻會相應變化。通過各仿生縫結構對應的導電層的電阻變化可以得到氣流的流動方向，通過電阻變化的大小可以得到氣流的大小。

技術領域

本發明涉及氣體流速測量技術領域，尤其涉及的是一種仿生氣流全向感知柔性傳感器及其制備方法。

背景技術

目前常用的氣體流速流向測量傳感器可分為機械式流速流向傳感器、熱線式流速傳感器、電磁式流速傳感器、多普勒光學流速傳感器、聲學式流速傳感器等。但是以上的流體流速傳感器均存在一定的缺陷，如機械式流速流向傳感器主要利用流體帶動機械轉子或者旋葉的旋轉來測量流速的，而流向主要由磁敏器件通過磁性耦合作用感應方向。但是具有機械磨損不可忽視，低頻低流速測量精度低等缺點。熱線式流速傳感器則是通過通電加熱的電阻絲在流場中的散熱導致熱線溫度變化而引起電阻變化，從而輸出相應電信號。缺點是能量耗費大，探頭由于長時間加熱易損壞，對于流向測量只能測量一維的流向變化。因此，現有技術中氣體流速測量的流向單一。

因此，現有技術還有待于改進和發展。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述缺陷，提供一種仿生氣流全向感知柔性傳感器及其制備方法，旨在解決現有技術中氣體流速測量的流向單一的問題。

本發明解決技術問題所采用的技術方案如下：

一種仿生氣流全向感知柔性傳感器，其中，包括：依次設置的柔性基底薄膜、柔彈性聚合物薄膜、導電層、微/納米棒；所述柔彈性聚合物薄膜上形成有發射狀的仿生縫結構，所述微/納米棒位于所述發射狀的仿生縫結構的發射中心，所述微/納米棒的彈性模量大于所述柔彈性聚合物薄膜的彈性模量。

所述的仿生氣流全向感知柔性傳感器，其中，所述微/納米棒的彈性模量是所述柔彈性聚合物薄膜的彈性模量的100倍以上。

所述的仿生氣流全向感知柔性傳感器，其中，所述柔性基底薄膜為聚酰亞胺薄膜、聚丙烯薄膜、聚酯薄膜、聚偏氟乙烯薄膜、聚乙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜中的一種或多種。

所述的仿生氣流全向感知柔性傳感器，其中，所述柔彈性聚合物薄膜為絕緣柔彈性聚合物薄膜。

所述的仿生氣流全向感知柔性傳感器，其中，所述柔彈性聚合物薄膜為聚二甲基硅氧烷薄膜、橡膠薄膜、環氧樹脂薄膜、水凝膠薄膜中的一種或多種。

所述的仿生氣流全向感知柔性傳感器，其中，所述導電層采用導電材料制成，所述導電材料包括：碳納米粒子，金屬納米粒子，合金納米粒子中的一種或多種；所述金屬納米粒子包括：金納米粒子、銀納米粒子、銅納米粒子；所述合金納米粒子包括鋁硼合金納米粒子、鋁鉻合金納米粒子、鐵錳合金納米粒子、鋁鉻釔合金納米粒子、銀銅鈀合金納米粒子。

所述的仿生氣流全向感知柔性傳感器，其中，所述發射狀的仿生縫結構的橫截面呈V形。

所述的仿生氣流全向感知柔性傳感器，其中，所述微/納米棒呈豎直毛桿狀，所述微/納米棒的長徑比為50-150。

一種如上述任意一項所述的仿生氣流全向感知柔性傳感器的制備方法，其中，包括以下步驟：

提供一柔性基底薄膜；

在所述柔性基底薄膜上依次制備柔彈性聚合物薄膜，并在所述柔彈性聚合物薄膜的發射狀的仿生縫結構內制備導電層；