[发明专利]一种PMMA基石墨烯爆压测试传感器及其制造方法

说明书

一种PMMA基石墨烯爆压测试传感器及其制造方法,传感器包括基底，基底上通过转移工艺设有第一氮化硼，第一氮化硼上通过转移工艺设有石墨烯，石墨烯两端通过MEMS工艺溅射有电极，石墨烯上通过转移工艺设有第二氮化硼，第二氮化硼上设有封装层；本发明通过MEMS技术实现了氮化硼/石墨烯/氮化硼异质结敏感元件的微型化，使其适用于微尺度装药爆轰压力的测量；通过基底背面曝光及显影工艺，实现了PMMA基底上电极的图形化，避免了对基底的破坏；利用不同的目标衬底进行捞取，实现了石墨烯以及氮化硼的转移，简化了传感器的制作流程；传感器具有敏感元件尺寸小、响应快、灵敏度高、量程大、精度高等特点，能够适用于微尺度装药爆轰压力的测量。

技术领域

本发明属于超高压力传感器技术领域，具体涉及一种PMMA基石墨烯爆压测试传感器及其制造方法。

背景技术

MEMS火工品是支撑新一代微型化武器和智能化弹药发展的关键技术，已成为各国军工科研机构高度关注的前沿领域。微尺度装药作为MEMS火工品的核心组成部分，对武器弹药的安全性、可靠性以及作战效能有着重大影响，微尺度装药的输出爆压测试已成为MEMS火工品基础理论研究和工程应用的前提。目前美国在MEMS火工品的基础理论、集成制造、性能评估与试验应用等方面已基本形成体系，虽然国内在MEMS火工品的基础理论、集成制造等方面已取得关键性突破，但是关于MEMS火工品输出性能评估的研究还比较薄弱，因此围绕微尺度装药输出爆压定量表征问题开展研究具有重要的科学意义和工程实用价值。

微尺度装药是指装药直径在0.5～2mm之间的圆柱形装药，且具有壳体约束；微尺度装药输出爆压是指爆轰波阵面中心处的压力。微尺度装药爆轰有三个特点：(1)装药直径为毫米或亚毫米级；(2)爆轰波属于定常二维轴对称流动；(3)爆压可达GPa级。上述爆轰特点对传感器设计提出了一些要求：①敏感元件尺寸要与装药直径匹配；②必须考虑微尺度装药爆轰波的横向拉伸效应；③敏感元件可测量GPa级压力。然而在现有的爆压测试方法中，大多数是针对大尺寸药柱进行测量；少数针对微尺度装药的爆压测试方法忽略了爆轰波的横向拉伸效应以及传感器测量端的阻抗匹配问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种PMMA基石墨烯爆压测试传感器及其制造方法,该传感器具有敏感元件尺寸小、响应快、灵敏度高、量程大、精度高等特点，适用于多种工况下微尺度装药爆轰压力的测量。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种PMMA基石墨烯爆压测试传感器，包括基底1，基底1上通过转移工艺设有第一氮化硼2，第一氮化硼2上通过转移工艺设有石墨烯3，石墨烯3上两端通过MEMS工艺溅射有电极5，石墨烯3上通过转移工艺设有第二氮化硼4，第二氮化硼4上设有封装层6。

所述的基底1采用有机玻璃(PMMA)块材制作而成。

所述的第一氮化硼2和第二氮化硼4层数相同，且控制在1～3层。

所述的石墨烯3采用单层石墨烯。

所述的电极5采用Au材料，厚度约为200nm。

所述的封装层6采用有机玻璃(PMMA)材料，通过匀胶固化工艺制成，厚度约为25μm。

所述的一种PMMA基石墨烯爆压测试传感器的制造方法，包括以下步骤：

步骤1：在第一金属箔7-1上生长单层石墨烯3，在石墨烯3表面旋涂第一光刻胶8-1，进行固化；

步骤2：配制第一金属箔7-1的刻蚀液，将第一光刻胶8-1/石墨烯3/第一金属箔7-1置于刻蚀液中对第一金属箔7-1进行刻蚀；

步骤3：在第二金属箔7-2上生长第一氮化硼2，当第一金属箔7-1刻蚀完成后，用第一氮化硼2/第二金属箔7-2目标衬底捞取第一光刻胶8-1/石墨烯3；