[发明专利]一种基于软物质界面的忆阻器及其使用方法

说明书

本发明公开了一种基于软物质界面的忆阻器及其使用方法，包括单通道PDMS块、复合通道PDMS块和中间层；复合通道PDMS块上开设有交叉结构通道和第二单直通道，交叉结构通道与第二单直通道连通，交叉结构通道的一端至少包括两个入口，复合通道PDMS块上覆盖有中间层，中间层上开设有通孔，中间层上覆盖有单通道PDMS块，单通道PDMS块上开设有第一单直通道，单通道PDMS块、中间层和复合通道PDMS块层封装为整体结构，所述第一单直通道和交叉结构通道另一端交叉重合，交叉重合位置与中间层的通孔位置对应。基于通道宽度调节的器件，产生的电信号与生物突触信号相似度极高，结合生物亲和的特性，使得器件在脑机交互、仿生学、智能穿戴等领域具有广阔的使用前景。

技术领域

本发明属于忆阻器领域，尤其是一种基于软物质界面的忆阻器及其使用方法。

背景技术

忆阻器，全称记忆电阻器(Memristor)，是由蔡少棠于1971年提出的构建电子器件体系中磁通量和电荷量的第四种基本器件。忆阻器的电阻值随过去一段时间流经该器件的电荷量而改变，由于这种特性和生物突触间传递电信号的特点类似，忆阻器也能提供构建人工智能和神经网络的新思路。忆阻器作为一种无源器件(独立器件，不需要电源)具有尺寸小、能耗低的特点，它的记忆行为可以被应用到高密度存储领域和信号处理领域。忆阻器具有天然的多电阻非线性特点，可以产生混沌电路，能被应用到保密通讯领域。

自2008年惠普实验室提出了一种微米级氧化钛二维固体忆阻器件以来，许多固态忆阻器被提出，原理包括金属氧化物氧空位移动，半导体参杂离子迁移等。一些流体忆阻器也被发明出来，原理基于流体和电极间氧化还原反应、离子液体在电极表面的吸附和解吸附、溶液离子浓度极化、纳米通道双电层中离子运输受限等。

忆阻器作为仿生突触或神经网络体系进而构建人机交互渠道，则需要忆阻器具有生物相容性且是一种与生物突触信号高度一致的独立器件(而非庞大的电路组合)而存在。现有的忆阻器有很大部分都需要一个这样的能耗和体积以及操控难度让额外的能量源(如额外热源、电源、光源等)，这是种电路组合而非器件。一些流体忆阻器虽然运用了液体环境，但器件内部保留了固体组成部分，并非完全柔性，也因为其生物相容性较差会与生物体产生排异反应，且因为这类忆阻器的原理不涉及通道的电控调节它们的信号与生物产生的信号差异大，并不适合于脑机交互领域。

忆阻器的应用广泛，但大部分忆阻器器件的工作核心需要的加工工艺在纳米量级或亚纳米量级，这一级别的加工对加工工艺要求非常苛刻，造价成本也及其昂贵，这将限制忆阻器的广泛使用。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种基于软物质界面的忆阻器及其使用方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种基于软物质界面的忆阻器，包括单通道PDMS块、复合通道PDMS块和中间层；

所述复合通道PDMS块上开设有交叉结构通道和第二单直通道，所述交叉结构通道与第二单直通道连通，所述交叉结构通道的一端至少包括两个入口，所述复合通道PDMS块上覆盖有中间层，所述中间层上开设有通孔，所述中间层上覆盖有单通道PDMS块，所述单通道PDMS块上开设有第一单直通道，所述单通道PDMS块、中间层和复合通道PDMS块层封装为整体结构，所述第一单直通道和交叉结构通道另一端交叉重合，所述交叉重合位置与中间层的通孔位置对应。

进一步的，所述中间层包括单孔高聚物膜和多孔高聚物膜，所述多孔高聚物膜覆盖于复合通道PDMS块上，所述单孔高聚物膜覆盖于多孔高聚物膜上。

进一步的，所述单孔高聚物膜上开设有第一通孔，所述第一通孔的位置与第一单直通道和交叉结构通道的交叉重合位置对应，所述第一通孔的孔径小于第一单直通道和交叉结构通道的半径。

进一步的，所述单孔高聚物膜为激光刻蚀膜。