[发明专利]一种可控预应力的智能材料基触觉传感器及制造方法

权利要求书

1.一种可控预应力的智能材料基触觉传感器，其特征在于：

主要由圆形凸台层(1)、封装层(2)、智能聚合物结构层(3)、敏感层(4)、上电极层(5)、基底层(6)和下电极层(7)自上而下依次叠层而成，基底层(6)中设有若干个过孔(8)，上电极层(5)和下电极层(7)之间通过过孔(8)连接，上电极层(5)外接电路；

圆形凸台层(1)和智能聚合物结构层(3)上设置有相互配合的凸起结构，敏感层(4)设置和凸起结构配合的敏感单元，通过圆形凸台层(1)、智能聚合物结构层(3)和敏感层(4)之间的配合在受压情况下能够使敏感单元的预应力发生变化，通过调控各个敏感单元预应力的大小，从而调控各个敏感单元的量程和检测范围，进而实现传感器在各个工作环境下的信号检测。

2.根据权利要求1所述的一种可控预应力的智能材料基触觉传感器，其特征在于：

所述的圆形凸台层(1)主要由若干个圆形凸台以矩形阵列紧密排布形成，智能聚合物结构层(3)主要由若干个智能单元以矩形阵列紧密排布形成，敏感层(4)主要由若干个敏感单元以矩形阵列间隔排布形成，圆形凸台、智能单元和敏感单元的数量和排布位置分布相同且对齐，圆形凸台和智能单元分别设置在封装层(2)上表面和下表面的中间，敏感单元的上、下表面分别与智能单元和上电极层(5)接触。

3.根据权利要求2所述的一种可控预应力的智能材料基触觉传感器，其特征在于：

所述的上电极层(5)和下电极层(7)中分别设有设有第一圆形电极(5-1)和第二圆形电极(7-1)，各个第一圆形电极(5-1)之间通过第一电极线(5-2)连接，各个第二圆形电极(7-1)之间通过第二电极线(7-2)连接，第一圆形电极(5-1)和第二圆形电极(7-1)的数量相同，下电极层(7)中的每个圆形电极(7-1)经基底层(6)中过孔(8)与敏感层(4)中各自对应的一个敏感单元连接，上电极层(5)中的电极线(5-2)外接电路，上电极层(5)中的各个圆形电极(5-1)的上表面均设有敏感单元。

4.根据权利要求1所述的一种可控预应力的智能材料基触觉传感器，其特征在于：

所述的封装层(2)、智能聚合物结构层(3)和敏感层(4)中，封装层(2)的杨氏模量最大，敏感层(4)的杨氏模量最小。

5.一种应用于权利要求1-4任意所述传感器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)、制作智能聚合物结构层(3)并对智能聚合物结构层(3)进行形状编程；

步骤2)、制作导电电阻网络：

在基底层(6)上磁控溅射电极线和圆电极，然后利用铜粉导电胶在基底层(6)上粘接敏感单元；

步骤3)、制作完成封装层(2)和圆形凸台层(1)，并将圆形凸台层(1)、封装层(2)、智能聚合物结构层(3)和带有导电电阻网络的基底层(6)进行粘接封装；

步骤4)、利用光或热刺激智能聚合物结构层(3)的智能单元，智能单元发生形变后对敏感单元施加预应力，通过调控各个智能单元受到的刺激强度与刺激时间，从而调控各个敏感单元预应力的大小，进而调控各个敏感单元的量程和检测范围。

6.根据权利要求5所述的一种传感器的制造方法，其特征在于：

所述的步骤1)具体为：

配置形状记忆聚合物SMP的前驱体，将形状记忆聚合物前驱体浇铸到模具中，同时利用紫外灯将形状记忆聚合物的前驱体固化得到智能单元，将智能单元从模具中取出，并在大于智能单元的玻璃化转变温度T_g的温度条件下对智能单元进行形状调整，当智能单元的形状调整为预设形状时，将智能单元冷却定型。