[发明专利]一种柔性压电应力传感器的制备方法及其产品

权利要求书

1.一种柔性压电应力传感器的制备方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

(a)底电极的制备步骤

对基片执行清洁处理，然后在其一侧的表面上通过蒸镀方式得到第一银电极，并将其作为传感器的底电极；

(b)压电复合功能层的制备步骤

将六水合氯化钇YCl₃·6H₂O和六水合硝酸锌Zn(NO₃)₂·6H₂O按照Y：Zn原子比为1at％～10at％的比例溶解于蒸馏水中，充分搅拌后，将该溶液逐滴加入质量百分比为10％～25％的NaOH水溶液中，并反应得到沉淀物；

将此沉淀物离心分离和清洗，在80℃～120℃的第一温度条件下干燥5小时～10小时，然后在500℃～650℃的第二温度条件下常压煅烧2小时～4小时，直至得到固体状的钇掺杂氧化锌纳米片；

将上述钇掺杂氧化锌纳米片掺入PDMS溶液中，掺入比例控制为10wt％～30wt％，并通过离心搅拌3小时～5小时得到均匀的混合胶体；其中所述PDMS溶液由PDMS高聚物和适量的固化剂均匀混合而成，

将上述混合胶体采用旋涂方式在所述底电极的表面上继续形成层状薄膜结构，其中钇掺杂氧化锌纳米片被均匀嵌入及分散在PDMS柔性基体中，然后对此层状薄膜结构加热固化处理，由此形成传感器的压电复合功能层；

(c)顶电极的制备步骤

在通过步骤(b)所形成的压电复合功能层的表面上继续通过蒸镀方式得到第二银电极，并将其作为传感器的顶电极，由此形成一种从上至下依次包含顶电极-压电复合功能层-底电极的三明治构造体；接着，将此三明治构造体从所述基片上剥离下来，采用导电银胶和导线予以连接，然后执行固化处理；

(d)柔性压电应力传感器的封装步骤

采用一面各自粘有双面胶的PET薄膜将所述顶电极、底电极执行封装，并且通过此PET薄膜与所述PDMS柔性基体相互配合，由此完成整体的柔性压电应力传感器的制备过程。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(a)中，所述基片优选为玻璃基片，所述第一银电极的厚度优选为50nm～100nm。

3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在步骤(b)中，优选将六水合氯化钇YCl₃·6H₂O和六水合硝酸锌Zn(NO₃)₂·6H₂O按照Y：Zn原子比为3at％～5at％的比例溶解于蒸馏水中。

4.如权利要求1-3任意一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤(b)中，所述钇掺杂氧化锌纳米片掺入到PDMS溶液中的掺入比例优选控制为15wt％～20wt％。

5.如权利要求1-4任意一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤(b)中，对于将所述混合胶体采用旋涂方式在所述底电极的表面上继续形成层状薄膜结构的操作，其旋涂参数优选设定为：首先在100r/min～300r/min的条件下滴胶3ml～8ml，然后在2000r/min～3000r/min的条件下匀胶30秒以上。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤(b)中，对于将所述混合胶体采用旋涂方式在所述底电极的表面上继续形成层状薄膜结构的操作，旋涂完成后的薄膜厚度优选被设定为10μm～200μm；对此层状薄膜结构的加热固化处理优选设定为在100℃～130℃的温度下加热固化1小时～2小时。

7.如权利要求1-6任意一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤(c)中，所述第二银电极的厚度优选为50nm～100nm。

8.如权利要求1-7任意一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤(d)中，所述PET薄膜的厚度优选设定为50μm～100μm。

9.一种柔性压电应力传感器产品，其特征在于，其采用如权利要求1-8任意一项所述的方法而制得。