[发明专利]基于规则微米裂纹阵列结构柔性应变传感器及其制备方法

摘要

一种基于规则微米裂纹阵列结构柔性应变传感器及其制备方法，柔性应变传感器包括柔性基底，柔性基底上预制有规则裂纹结构；溅射镀膜在柔性基底上的导电层；一对铜片电极，以及两引出铜线，电极位于导电层的两端，柔性基底是采用柔性聚合物制成的薄膜。本发明采用溶剂诱导法首先在聚苯乙烯培养皿上盖的内表面预制放射状规则裂纹阵列，再通过二次模板法将结构转移到PDMS柔性基底上，如此，裂纹在柔性基底的形成就不是通过破坏材料性质的方式，起到了保护材料的作用。该制备方法简单、成本低、可大面积制备。基于这种规则裂纹阵列的柔性应变传感器具有稳定性好、灵敏度高等优点，于可穿戴电子、智能机器人等领域。

主权项

1.基于规则微米裂纹阵列结构柔性应变传感器的制备方法，基于规则微米裂纹阵列结构柔性应变传感器包括：柔性基底，所述柔性基底上预制有规则裂纹结构；溅射镀膜在柔性基底上的导电层；一对铜片电极，以及两引出铜线，电极位于导电层的两端；所述的柔性基底是采用柔性聚合物制成的薄膜；其特征在于：制备方法包括以下步骤：1)首先是获得具有规则裂纹阵列结构的模板：利用聚苯乙烯材料受应力易开裂的特点，选择生物实验室中常见的用于细胞培养的带盖聚苯乙烯(PS)培养皿作为裂纹阵列的发生前体：所用的PS培养皿为圆形不分格，带三小白卡，表面无划横的合格样品；2)使用无水乙醇，将无水乙醇注入PS培养皿中，盖上上盖，放在加热台上加热，加热温度不超过PS的玻璃转化温度；3)加热后取下PS培养皿，PS培养皿的上盖出现直线形规则裂纹阵列，这种阵列整体呈现放射状，但在小区域内各裂纹相互平行；4)选择另一种柔性聚合物作为中间过渡模板，制备表面具有反结构的薄膜；5)柔性基底的材质以聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为最终规则裂纹阵列结构的承载体，将PS培养皿上盖内表面的裂纹阵列复制转移到聚二甲基硅氧烷表面；6)在具有放射状规则裂纹阵列结构的柔性基底表面溅射涂覆一层50nm厚的黄金纳米金属粒子导电层；7)接上电极导电线，接入测量电路进行性能参数测定。