[發(fā)明專利]一種柔性三維力傳感器及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110339251.2
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN113125065B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王鳳霞;吳志勇;黃婷;孫立寧
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類號: G01L5/165
• 分類號: G01L5/165;A61B34/00;A61B34/30;B81B7/02;B81C1/00
• 代理公司: 蘇州見山知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32421
• 代理人: 袁麗花

1.一種柔性三維力傳感器，其特征在于，包括：自上而下設(shè)置的凸起受力層、第一微結(jié)構(gòu)單元和第二微結(jié)構(gòu)單元、復(fù)合介電層，所述第一微結(jié)構(gòu)單元包括第一柔性襯底、第一電極層和第一微結(jié)構(gòu)，所述第二微結(jié)構(gòu)單元包括第二電極層、第二微結(jié)構(gòu)和第二柔性襯底，所述第一微結(jié)構(gòu)與所述第二微結(jié)構(gòu)分別包括正面和背面，所述第一微結(jié)構(gòu)的正面與所述第二微結(jié)構(gòu)的正面以正交的形式相對設(shè)置，所述第一電極層印刷設(shè)置于所述第一柔性襯底的表面，帶有所述第一電極層的所述第一柔性襯底通過鍵合設(shè)置于所述第一微結(jié)構(gòu)的背面，所述第一電極層設(shè)置于所述第一微結(jié)構(gòu)與所述第一柔性襯底之間；所述第二柔性襯底通過鍵合設(shè)置于所述第二微結(jié)構(gòu)的背面，所述第二電極層濺射設(shè)置于所述第二微結(jié)構(gòu)的正面，所述第一微結(jié)構(gòu)單元和位于所述第一微結(jié)構(gòu)單元與所述第二微結(jié)構(gòu)單元之間的空氣形成所述復(fù)合介電層。

2.如權(quán)利要求1所述的柔性三維力傳感器，其特征在于：所述第一微結(jié)構(gòu)和第二微結(jié)構(gòu)均為三棱錐微結(jié)構(gòu)。

3.如權(quán)利要求1所述的柔性三維力傳感器，其特征在于：所述第一電極層包括若干個(gè)通過絲網(wǎng)印刷技術(shù)，以導(dǎo)電油墨為印刷材料，印刷而成的絲網(wǎng)印刷電極。

4.如權(quán)利要求1所述的柔性三維力傳感器，其特征在于：第二電極層包括濺射于所述第二微結(jié)構(gòu)正面的鉻和金。

5.如權(quán)利要求1所述的柔性三維力傳感器，其特征在于：所述第一柔性襯底和所述第二柔性襯底的材料均包括聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET），所述第一微結(jié)構(gòu)和第二微結(jié)構(gòu)的材料均包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)，所述凸起受力層的材料包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)。

6.如權(quán)利要求1所述的柔性三維力傳感器，其特征在于：所述柔性三維力傳感器是通過具有生物兼容性的材料制成的。

7.一種制備如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述柔性三維力傳感器的方法，其特征在于，包括如下步驟：

在微結(jié)構(gòu)模具上旋涂聚二甲基硅氧烷(PDMS)以形成第一微結(jié)構(gòu)；

通過絲網(wǎng)印刷技術(shù)在第一柔性襯底上印刷若干絲網(wǎng)印刷電極，以形成第一電極層；

將制備的帶有所述第一電極層的第一柔性襯底鍵合于所述第一微結(jié)構(gòu)的背面，以得到第一微結(jié)構(gòu)單元；

在微結(jié)構(gòu)模具上旋涂聚二甲基硅氧烷(PDMS)以形成第二微結(jié)構(gòu)；

在第二微結(jié)構(gòu)的背面鍵合聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）以形成第二柔性襯底；

將第二柔性襯底和第二微結(jié)構(gòu)從微結(jié)構(gòu)模具上剝離，在第二微結(jié)構(gòu)的正面濺射第二電極層，以形成第二微結(jié)構(gòu)單元；

將聚二甲基硅氧烷(PDMS)填入到凸起受力層模具中加熱固化得到凸起受力層；

將所述第一微結(jié)構(gòu)單元和所述第二微結(jié)構(gòu)單元，以所述第一微結(jié)構(gòu)的正面和所述第二微結(jié)構(gòu)的正面正交相對的形式，裝配貼合；

將所述凸起受力層裝配貼合于所述第一微結(jié)構(gòu)單元。