[發明專利]激光誘導液態金屬轉印電路、制備方法及柔性壓力傳感器

有效

• 申請號: 202010170222.3
• 申請日: 2020-03-12
• 公開（公告）號: CN111256885B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 吳東;吳昊;張樂然;勞召欣;汪超煒
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01L1/18
• 分類號: G01L1/18;G01L9/06;G01L19/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳夢圓

一種激光誘導液態金屬轉印電路、制備方法及柔性壓力傳感器，本發明用飛秒激光加工PDMS層表面，利用飛秒激光加工前后PDMS層表面對液態金屬的黏附性的改變來選擇性轉印液態金屬，再用PDMS膜封裝后得到液態金屬微通道組成的激光誘導液態金屬轉印電路，工藝簡便靈活。制備得到的柔性壓力傳感器結構簡單，具有極高的分辨力，可以用來檢測同類壓力傳感器難以檢測到的微小壓力變化。

技術領域

本發明涉及柔性電路和柔性傳感器領域，尤其涉及一種激光誘導液態金屬轉印電路、制備方法及柔性壓力傳感器。

背景技術

由于同時具有金屬的導電性和液體的流動性，鎵基液態金屬被越來越廣泛地應用在柔性電子領域。相比于傳統剛性電子器件，液態金屬構建的柔性電子器件能承受極大的彎曲、拉伸等變形而不會失效。壓力傳感器是日常生活和工業生產中常見的電子器件，而基于液態金屬的壓力傳感器也吸引了很多研究者的關注，并已經成功應用到柔性機器人、可穿戴設備、觸覺傳感器等方面。液態金屬壓力傳感器的設計往往是將液態金屬微通道封裝在彈性體中作為導電電路，利用在壓力作用下液態金屬微通道橫截面積的變化將待測壓力轉換為可測量的電路電阻值的變化。但是，現有的液態金屬壓力傳感器往往存在分辨力不高的缺陷，難以實現微小壓力的精密測量，并且加工步驟繁瑣。已經有研究者提出了用激光選擇性處理基底表面來實現液態金屬的電路圖案轉印，相比傳統的光刻等手段，極大地簡化了電路的制作過程，但是受限于所使用激光的峰值功率，需要預先在基底中混入著色物質以提高光能的吸收，因此后續需要將圖案再次轉印到潔凈的基底上，增加了制作步驟，還有待進一步簡化。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的是提供一種激光誘導液態金屬轉印電路、制備方法及柔性壓力傳感器，以期至少部分地解決上述提及的技術問題的至少之一。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：

作為本發明的一個方面，提供一種激光誘導液態金屬轉印電路的制備方法，包括如下步驟：

步驟1：對PDMS層進行飛秒激光掃描，在PDMS層表面形成激光誘導的微納米結構區域和未被激光加工的電路圖案化區域；

步驟2：對飛秒激光掃描后的PDMS層進行液態金屬選擇性轉印，將液態金屬附著在電路圖案化區域形成液態金屬微通道；

步驟3：在液態金屬微通道的兩端分別連接導線形成引出電極；

步驟4：對具有液態金屬微通道的PDMS層旋涂液態PDMS，固化形成PDMS膜，完成制備。

作為本發明的另一個方面，還提供一種由如上述的激光誘導液態金屬轉印電路的制備方法制備得到的激光誘導液態金屬轉印電路，包括：

PDMS層；

PDMS膜，設置于所述PDMS層上；

液態金屬微通道，作為電路通道設置于所述PDMS層和PDMS膜之間；

兩根引出電極，分別與液態金屬微通道的兩個端部相連，其中，每根引出電極的另一端向外延伸，用于連接外部電路。

作為本發明的再一個方面，還提供一種柔性壓力傳感器，包括：

如上述的激光誘導液態金屬轉印電路；

電阻計，所述電阻計通過導線與所述激光誘導液態金屬轉印電路的引出電極相連。

作為本發明的再一個方面，還提供一種如上述的柔性壓力傳感器的制備方法，包括如下步驟：

將所述激光誘導液態金屬轉印電路的引出電極通過導線與電阻計相連，完成制備。

基于上述技術方案，本發明相較于現有技術，至少具有以下有益效果的其中之一或其中一部分：