[发明专利]一种柔性电子传感器的制备方法

说明书

本发明公开了一种柔性电子传感器的制备方法，利用具有天然微结构的荷叶表面作为模具来构建图案化的聚二甲基硅氧烷薄膜，同时利用硝酸银与吡咯在紫外光照催化下的氧化还原反应，在气液界面形成自支撑聚吡咯/银薄膜，然后以图案化的聚二甲基硅氧烷薄膜作为柔性基底和封装层，构建表面具有微结构的柔性传感器。本发明柔性传感器制备过程简单，可感应压力、应变和微小的震动，如说话时的喉咙震动，不同状态下的呼吸和脉搏震动，其不仅具有高柔韧性，高稳定性且灵敏度高、响应速度快，有望应用于运动探测、健康监测系统以及信息传输等领域。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，涉及一种柔性电子传感器的制备方法。

背景技术

随着智能终端的普及,可穿戴电子设备呈现出巨大的市场前景。传感器作为核心部件之一，将影响可穿戴设备的功能设计与未来发展。传感器在人体健康监测方面发挥着至关重要的作用。近年来,人们已经在可穿戴可植入传感器领域取得了显著进步，许多智能化的检测设备已经大量地采用了各种各样的传感器，其应用早已渗透到诸如医学诊断、生物工程以及工业生产等方方面面。随着信息时代的应用需求越来越高，对被测量信息的范围、精度和稳定情况等各性能参数的期望值和理想化要求逐步提高。

新型传感器技术已向以下趋势发展：开发新材料、新工艺和开发新型传感器；实现传感器件的灵敏度。同时，希望传感器还能够具有柔韧、延展、可自由弯曲甚至折叠、便于携带、可穿戴等特点。随着智能终端的普及，可穿戴柔性电子器件呈现出巨大的市场前景。人们已经在可穿戴可植入传感器领域取得了显著进步，例如利用碳纳米管，石墨烯或者导电聚合物等功能性材料，去制备成响应压力或者形变的传感器。柔性可穿戴电子传感器具有轻薄便携、电学性能优异和集成度高等特点，使其成为最受关注的电学传感器之一。然而，实现柔性可穿戴电子传感器的高分辨、高灵敏、快速响应和复杂信号检测仍然是一个很大的挑战，比如感应人们说话时喉咙的微小震动来实现基音信号的感应，并且监测不同状态下的呼吸和脉搏的微震动。

随着柔性基质材料的发展，满足上述各类趋势特点的柔性传感器在此基础上应运而生。在各种新型传感器件中，以基于二维薄膜的传感器由于其制备和性能的多样性，在传感、催化和生物医学监测等方面具有潜在的应用前景，受到了广泛的关注。由导电聚合物(聚吡咯、聚苯胺和聚噻吩等)和金属纳米材料(金、银、铜等)组成的导电聚合物/金属二维薄膜被认为是制备集成器件的一种很有应用前景的方法，银纳米颗粒由于其高导电性、易延展性和低成本可以改善聚吡咯的导电稳定性不好并且韧性较差等缺点。聚吡咯薄膜提供了均匀且大的表面积来固定银纳米颗粒，而掺杂了银纳米颗粒的PPy的导电性进一步增强。基于导电聚合物/金属二维薄膜的传感器在发展过程中面临一个关键问题，即如何将二维导电膜与柔性导电膜有效地结合起来，以保持其高效的性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种柔性电子传感器的制备方法，具有高柔韧性，高稳定性且灵敏度高、响应速度快的特点。

本发明所采用的技术方案是，一种柔性电子传感器的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、构建图案化的聚二甲基硅氧烷薄膜；

步骤2、将10～600mmol/L的硝酸银水溶液和体积为5～200μl的吡咯溶液混合，在紫外光下照射0.5～6小时分钟，在混合溶液表面形成自支撑聚吡咯/银复合薄膜；

步骤3、以图案化的聚二甲基硅氧烷薄膜为柔性基底，将自支撑聚吡咯/银复合薄膜转移到该柔性基底图案化的表面，然后将柔性导线用导电银浆固化于聚吡咯/银薄膜的两端，最后用另一个图案化的聚二甲基硅氧烷薄膜封装聚吡咯/银薄膜，且用于封装的聚二甲基硅氧烷薄膜的图案化表面与聚吡咯/银薄膜接触，得到柔性电子传感器。

本发明的特点还在于：

步骤1具体采用具有天然微结构的荷叶表面作为模具，构建图案化的聚二甲基硅氧烷薄膜。