[发明专利]基于聚碳酸酯模板法制备柔性电阻传感器的方法

说明书

本发明公开基于聚碳酸酯模板法制备柔性电阻传感器的方法，包括步骤：将掺有碳纳米管的PDMS复合胶去气泡后匀在载玻片上，经固化形成第一层复合PDMS膜；再匀一层掺有碳纳米管的PDMS复合胶，形成第二层复合PDMS膜；将表面具有孔洞的PCTE模板放在第二层复合PDMS膜上，抽真空使位于PCTE模板下的部分PDMS进入到PCTE模板的孔洞中，并经固化后稳定为柱状结构；洗除PCTE模板，形成具有微结构的电极；将两个所述电极上下叠放在一起构成柔性电阻传感器。本发明能够实现在柔性电极上制备柱状微结构，使得接触点的应力集中，从而提高柔性电阻传感器的灵敏度和缩短延迟响应时间。

技术领域

本发明涉及柔性电子技术领域，特别是涉及一种基于聚碳酸酯模板法制备柔性电阻传感器的方法。

背景技术

近年来，柔性电子领域发展日新月异。柔性传感器正成为未来机器人，体外诊断和能量收集中的重要应用器件。根据机器人系统、假肢和可穿戴医疗设备的最新进展，致力于用简单的方法实现高灵敏度的柔性传感器成为实验人员的研究热点。并且，柔性电子领域快速发展的同时，也需要电子器件制备工艺的进步。

一般，柔性电阻传感器由上电极和下电极组成，利用柔软、耐磨的柔性衬底和特殊微米/纳米结构的导电传感材料来实现压阻效应。聚合物的机械滞后将严重导致压力传感器响应和恢复时间延长。而导电材料如果具有特殊的结构，会使得聚合物集体能够在收到压力压缩时形变，这种形变为电子提供更多的渗透通道并导致电导率增加。这样，就可以实现柔性电阻传感器的高灵敏度。目前，具有特殊微结构柔性电阻传感器的制备方法具有一定的难度。大部分实验人员均利用传统光刻工艺在硅晶片上制备具有微结构的图形模具，从而制备结构化电极。传统的光刻工艺虽然可以实现高精度制备，但它同时需要超净环境和高成本，并且其操作复杂、工艺灵活性较差。

因此，目前迫切需要提出一种方法来制备具有微结构的柔性电阻传感器，其操作简单，成本较低，对制备环境的要求较低，同时还可以很好地控制并实现微结构的制备。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种采用聚碳酸酯(PCTE)材料充当模板来制备具有柱状微结构的柔性电阻传感器的方法，其能够实现在柔性电极上制备柱状微结构，使得接触点的应力集中，从而提高柔性电阻传感器的灵敏度和缩短延迟响应时间，为柔性传感器微结构的制备工艺开辟了新的道路，有利于广泛应用。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

基于聚碳酸酯模板法制备柔性电阻传感器的方法，包括步骤：

将掺有碳纳米管的PDMS复合胶去气泡后匀在载玻片上，经固化形成第一层复合PDMS膜；再匀一层掺有碳纳米管的PDMS复合胶，形成第二层复合PDMS膜；

将表面具有孔洞的PCTE模板放在第二层复合PDMS膜上，抽真空使位于PCTE模板下的部分PDMS进入到PCTE模板的孔洞中，并经固化后稳定为柱状结构；

洗除PCTE模板，形成具有微结构的电极；

将两个所述电极上下叠放在一起构成柔性电阻传感器。

所述第一层复合PDMS膜为200um，第二层复合PDMS膜为100um。

该PCET模板的厚度为13um，且表面随机分布有孔径均为5um的孔洞。

所述的洗除PCTE模板采用二氯甲烷。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的基于聚碳酸酯模板法制备柔性电阻传感器的方法，其操作简单、成本较低、对实验操作环境的要求较低，其能够实现在柔性电极上制备柱状微结构，使得接触点的应力集中，从而提高柔性电阻传感器的灵敏度和缩短延迟响应时间，为柔性传感器微结构的制备工艺开辟了新的道路，有利于广泛应用，具有重大的意义。