[发明专利]一种金属薄膜柔性应变传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种金属薄膜柔性应变传感器，其特征在于，该应变传感器包括金属薄膜(1)、柔性基材(2)和至少两个触点电极(3)；所述金属薄膜(1)附着在所述柔性基材(2)上，使两者之间形成弱贴合；对柔性基材上的金属薄膜进行可控程度的预拉伸,预拉伸速率为5％/s,预拉伸幅度为10％，再释放预拉伸，释放速率和预拉伸速率保持一致；金属薄膜(1)中具有至少一条贯通的定向长裂纹(11)，所述贯通的定向长裂纹的宽度为纳米尺度，在厚度方向裂纹贯穿金属薄膜甚至扩展进入柔性基材，所述贯通的定向长裂纹的方向垂直于拉伸方向；在所述金属薄膜(1)随所述柔性基材(2)产生拉伸形变时，所述裂纹展宽甚至断裂，但在拉伸形变释放后，裂纹处恢复原样；所述触点电极(3)设置在所述金属薄膜(1)上，在触点电极上设有引线(4)。

2.根据权利要求1所述的一种金属薄膜柔性应变传感器，其特征在于，所述柔性基材(2)包覆所述金属薄膜(1)，以使所述金属薄膜(1)与外部隔离。

3.根据权利要求1所述的一种金属薄膜柔性应变传感器，其特征在于，所述金属薄膜为大面积致密、局部断裂的多晶薄膜，其膜厚度为30nm～30μm。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种金属薄膜柔性应变传感器，其特征在于，所述金属薄膜为金、铂、铜、银或铝金属薄膜。

5.根据权利要求1、2或3所述的一种金属薄膜柔性应变传感器，其特征在于，所述触点电极(3)分布在所述金属薄膜的端部位置。

6.一种如权利要求1所述金属薄膜柔性应变传感器的制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

1)在柔性基材表面进行预处理，以减弱所述金属薄膜对所述柔性基材的粘附性；

2)采用物理或化学气相沉积方法，在所述柔性基材(1)上形成一层多晶的金属薄膜；

3)对沉积在柔性基材上的金属薄膜进行可控程度的预拉伸，预拉伸速率为5％/s,预拉伸幅度为10％，再释放预拉伸，释放速率和预拉伸速率保持一致,以使得所述金属薄膜上产生贯通的定向长裂纹(11)；

4)在所述金属薄膜上设置触点电极(3)，并在触点电极上连接引线(4)。

7.根据权利要求6所述的一种金属薄膜柔性应变传感器的制备方法，其特征在于，步骤4)中采用在金属薄膜上涂覆导电银胶，形成所述触点电极。

8.根据权利要求6所述的一种金属薄膜柔性应变传感器的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述的物理气相沉积方法采用蒸镀或溅射方法。

9.根据权利要求8所述的一种金属薄膜柔性应变传感器的制备方法，其特征在于，采用蒸镀或溅射时的沉积速率为金属薄膜厚度为30nm～30μm。

10.一种如权利要求2所述金属薄膜柔性应变传感器的制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

1)在柔性基材表面进行预处理，以减弱所述金属薄膜对所述柔性基材的粘附性；

2)在所述柔性基材上沉积一层金属薄膜，形成多晶金属薄膜；

3)对沉积在柔性基材上的金属薄膜进行可控程度的预拉伸，预拉伸速率为5％/s,预拉伸幅度为10％，再释放预拉伸，释放速率和预拉伸速率保持一致,以使得所述金属薄膜上产生贯通的定向长裂纹(11)；

4)在所述金属薄膜上设置触点电极(3)，并在触点电极上连接引线(4)；

5)在所述金属薄膜的上面再包覆所述柔性基材，以使所述金属薄膜与外部隔离。

11.根据权利要求10所述的一种金属薄膜柔性应变传感器的制备方法，其特征在于，步骤4)中采用在金属薄膜上涂覆导电银胶，形成所述触点电极。