[发明专利]一种柔性CNTs太赫兹超材料传感器以及制作方法

权利要求书

1.一种柔性CNTs太赫兹超材料传感器的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1、清洗聚合物衬底正反面后置于干净的玻璃片上，无尘环境中烘干处理；

步骤2、分散剂溶液的制备：溶剂为去离子水，分散剂为十二烷基硫酸钠SDS溶解至去离子水中，溶解过程中保持匀速搅拌；

步骤3、将CNTs粉末加入步骤2所制备的分散液中，然后，取体积不超过2/3的CNTs溶解液在大功率条件下采用分步超声方法从而达到充分分散的目的，超声时间为0.5～1h，所得即为CNTs分散体；

步骤4、取步骤3所制备的CNTs分散体在去离子水中稀释，通过真空抽滤法制备CNTs薄膜；

步骤5、将步骤4得到的CNTs薄膜通过两个玻璃片夹紧的方式压在步骤1准备的聚合物衬底上，达到CNTs薄膜与聚合物衬底贴合，连同玻璃片将压紧后的贴合在聚合物衬底上的CNTs薄膜在恒温干燥环境中干燥；

步骤6、取下玻璃板，将步骤5干燥处理后被贴合在聚合物衬底上的CNTs薄膜及其聚合物衬底浸没至丙酮浴进行清洗；

步骤7、丙酮浴溶解结束后用去离子水对CNTs薄膜的表面进行清洗，最后进一步的恒温干燥处理；

步骤8、在步骤7得到的贴合在聚合物衬底上的CNTs薄膜上通过离子束刻蚀的方法刻蚀矩形槽结构(3)，从而得到具有亚波长尺寸周期性结构的柔性器件；

步骤9、对步骤8所得器件进行表面平整修饰后压合操作使CNTs薄膜与柔性聚合物衬底充分贴合，最终得到柔性CNTs太赫兹超材料传感器；

柔性CNTs太赫兹超材料传感器，包括自下而上依次贴合设置的聚合物衬底层(1)和碳纳米管薄膜层(2)形成的双层结构，碳纳米管薄膜层(2)上刻蚀有若干周期性的超材料单元结构(4)，超材料单元结构(4)中心开设有矩形槽结构(3)，矩形槽结构(3)在碳纳米管薄膜层(2)上也呈周期性排列，所述矩形槽结构(3)为半圆的长条形槽结构，超材料单元结构(4)x方向和y方向的周期用p_x和p_y表示，p_x：p_y最小为0.89，p_x：p_y最大为1，矩形槽结构(3)水平和竖直方向上的尺寸分别为a和b，a:b最小为0.32，a:b最大为0.5，所述碳纳米管薄膜层(2)的厚度为5～20μm，所述聚合物衬底层(1)为聚酰亚胺PI，聚合物衬底层(1)厚度为5～100μm，介电常数为2～5。

2.根据权利要求1所述的一种柔性CNTs太赫兹超材料传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤1中烘干处理温度为70～80℃，处理时间为5～10min，所述步骤2中十二烷基硫酸钠SDS按照1～1.5wt％的质量分数溶解至去离子水中，溶解过程中温度保持为23～27℃。

3.根据权利要求1所述的一种柔性CNTs太赫兹超材料传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤3中所添加CNTs粉末的质量设定为0.5～1mg/mL，匀速搅拌所制得的CNTs溶解液，搅拌速度为400～600rap/min，搅拌时间为10～20min。

4.根据权利要求1所述的一种柔性CNTs太赫兹超材料传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤4中CNTs分散体在去离子水中按照最低1：10、最高1：5的稀释比例进行稀释，真空抽滤采用低真空度、慢速抽滤的方式，真空抽滤法的抽滤真空度为0.15～0.25atm；所述步骤5中恒温干燥的温度控制在70～90℃，恒温干燥时间为30～60min。

5.根据权利要求1所述的一种柔性CNTs太赫兹超材料传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤6中进行清洗时，需更换丙酮次数为5～8次，浸泡时间为每次20～40min，以达到充分溶解滤纸的目的。

6.根据权利要求1所述的一种柔性CNTs太赫兹超材料传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤7中进行清洗时，需更换去离子水次数为3～5次，浸泡时间为每次10～20min，恒温温度为40～60℃，干燥时间40～60min。

7.根据权利要求1所述的一种柔性CNTs太赫兹超材料传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤8中矩形槽结构(3)水平方向间距与竖直方向间距之比最小为1.5且最大为2，矩形槽结构(3)的刻蚀面积与超材料单元结构(4)面积之比大于1/25且小于1/5，矩形槽结构(3)的四个拐角处的半圆形直径与槽的宽度之比最小为1/2且最大为1。