基于微结构化介电层的电容式柔性压力传感器及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于微结构化介电层的电容式柔性压力传感器及其制备方法，属于传感器技术领域，包括上柔性基底和下柔性基底，附着于上柔性基底内表面的上导电层和附着于下柔性基底内表面的下导电层，在所述上导电层和下导电层之间设有微结构化介电层。与现有技术相比，本发明的电容式柔性压力传感器设计不同微结构化的介电层，并能够通过介电层微结构的形状、尺寸及分布等条件变化有效调节传感器性能，实现不同灵敏度、测试范围的电容式柔性压力传感器制作。另外，通过微胶囊发泡、压印、复型转移、3D打印等方法制备微结构，成本低、效率高、能耗小，特别适合于大面积、大规模的生产，有利于传感器的应用推广。
【专利说明】
基于微结构化介电层的电容式柔性压力传感器及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种电容式柔性压力传感器及其制备方法，特别涉及一种基于微结构化介电层的电容式柔性压力传感器及其制备方法，属于传感器技术领域。
【背景技术】
[0002]电容式柔性压力传感器是一种新型的高灵敏度力学传感器，由于其具有柔性化、高灵敏度、响应速度快等特点，有望广泛应用于可穿戴电子、智能仿生、医疗健康监控等领域。例如，苹果公司在2016年最新发布了Iphone 6S智能手机，其触摸屏就采用了压力触觉传感器技术，用户能够通过对触摸屏施加不同压力调用不同的应用程序。此外，一些用于老年人健康状态监控的可穿戴电子设备也大量使用了电容式柔性压力传感技术。
[0003]各国学者对提高电容式柔性压力传感器性能进行了大量深入的研究，取得了理想的实验结果并建立了一定的理论依据。
[0004]2016年3月9日公开的，专利申请号为CN201510673308.7，名称为“基于印刷透明电极的可拉伸压力传感器及其制备方法”的中国发明专利公开了一种基于印刷透明电极的可拉伸压力传感器及其制备方法，基于印刷透明电极的可拉伸压力传感器的特征在于，包括上、下两个可拉伸基底，附着于可拉伸基底内表面的印刷透明电极，以及夹在两个印刷透明电极之间的介电层。该发明的可拉伸压力传感器既具有可拉伸、透明化特点，又具有较高的灵敏度与稳定性。另一方面，该可拉伸透明电极是利用印刷方式制备的，无需任何复杂的微纳加工过程，成本低、效率高、能耗小，特别适合于大面积、大规模的生产，有利于传感器的应用推广。该技术方案的缺点在于:传感器的灵敏度和稳定性也有待进一步提高。
[0005]但是，将柔性压力传感器的介电层进行微结构化，并利用介电层不同的微结构调控其性能的理论和实验方法均未见报道。
[0006]因此，开发一种基于微结构化介电层且具有柔性化、高灵敏度、高稳定性的压力传感器及其制备方法就成为该技术领域急需解决的技术难题。
【发明内容】
[0007]本发明的目的之一是提供一种基于微结构化介电层的电容式柔性压力传感器，使其具有高灵敏度、高稳定性等优点，可以有效的调节柔性压力传感器的灵敏度与测试范围。
[0008]本发明的上述目的是通过以下技术方案达到的:
[0009]—种基于微结构化介电层的电容式柔性压力传感器，包括上柔性基底和下柔性基底，附着于上柔性基底内表面的上导电层和附着于下柔性基底内表面的下导电层，其特征在于:在所述上导电层和下导电层之间设有微结构化介电层。
[0010]优选地，所述微结构化介电层具有棱柱、棱锥、圆柱、栅条等规则立体结构或曲面凸起、波浪状等非规则立体结构，所述介电层微结构的高度为I?60μπι，介电层的厚度为I?40μπιο
[0011]优选地，所述微结构化介电层具有内部微孔结构，微孔直径为I?30μπι，介电层厚度为I?ΙΟΟμπι。
[0012]优选地，所述微结构化介电层为聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚氨酯、聚氨酯丙烯酸酯、有机玻璃、硅橡胶或UV固化胶。
[0013]优选地，所述柔性基底为聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚氨酯、聚氨酯丙烯酸酯、有机玻璃、硅橡胶、UV固化胶、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚酰亚胺(ΡΙ)，厚度为I?ΙΟΟμπι。
[0014]优选地，所述导电层材质为银、铜、金、铝、铅、锌、锡等金属或上述金属的合金。
[0015]优选地，所述导电层材质为碳纳米管、石墨烯、导电高分子材料中的一种或两种以上任意比例的混合物。
[0016]本发明的另一目的是提供一种上述基于微结构化介电层的电容式柔性压力传感器的制备方法。
[0017]本发明的上述目的是通过以下技术方案达到的:
[0018]—种基于微结构化介电层的电容式柔性压力传感器的制备方法，步骤如下:
[0019](I)、制备上柔性基底和下柔性基底；
[0020](2)、在步骤(I)中得到的上柔性基底和下柔性基底的表面，通过印刷、涂布、蒸镀或化学沉积方式制备上导电层和下导电层；
[0021](3)、使用导电胶分别在步骤(2)制得的上导电层和下导电层的表面形成上电极和下电极，并从上电极和下电极分别引出导线，用于传感器性能测试；
[0022](4)、制备微结构化介电层；
[0023](5)、将步骤(3)中制得的带有导电层、电极和导线的上柔性基底、下柔性基底与步骤(4)中制得的微结构化介电层，按照“夹心三明治”结构进行贴合封装，微结构化介电层位于上导电层和下导电层之间，得到基于微结构化介电层的电容式柔性压力传感器。
[0024]优选地，所述步骤(4)中的微结构化介电层是通过微胶囊发泡、压印、复型转移、3D打印等方法实现的。
[0025]优选地，所述步骤(4)的具体步骤如下:
[0026]I).将酚醛环氧树脂溶于三甲基乙基硅烷溶剂中，得到A溶液备用；
[0027]2).将阿拉伯树胶溶解在水中，得到B溶液备用；
[0028]3).将步骤I)制得的A溶液加入到步骤2)制备的B溶液中，搅拌乳化，得到稳定的乳液；
[0029]4).将聚酰胺固化剂溶于水中，并加入到步骤3)形成的乳液中反应，得到发泡微胶囊分散液;将发泡微胶囊分散液通过滤纸过滤并置于烘箱干燥，得到发泡微胶囊粉体；
[0030]5).将市售PDMS单体与固化剂按照质量比10:1进行充分混合，再整体与步骤4)所得发泡微胶囊粉体按照质量比10:1进行混合，利用迈耶棒在PET薄膜表面进行涂布，然后置于真空烘箱中室温抽气，固化，固化过程中，发泡微胶囊受热膨胀伴随PDMS交联同时发生，形成了具有内部微孔结构的介电层，将得到的介电层从PET表面揭下，厚度为ΙΟΟμπι。
[0031]优选地，所述步骤(4)的具体步骤如下:
[0032]I).以4寸单面抛光的硅晶圆为基底，利用旋涂方式在其表面涂布聚甲基丙烯酸甲酯，再利用压印技术制得具有特定微结构的模版，选择的微结构是边长为40μπι，高为28μπι的正三棱锥结构，正三棱锥的中心距分别为:60μπι、80μπι、ΙΟΟμ??、120μ??、140μ??，制备5种不同的微结构模版；
[0033]2).将市售PDMS单体与固化剂按照质量比10:1进行充分混合，利用旋涂方法在步骤I)中制备的各个微结构模版表面进行涂布，然后置于真空烘箱中室温抽气，固化，并从微结构模版表面揭下，得到具有不同中心距、基底厚度为20μπι的微结构化介电层。
[0034]优选地，所述步骤(4)的具体步骤如下:
[0035]用紫外光固化3D打印机，打印材料为SomoS11122型光敏树脂，分别打印具有立方柱、四棱锥、线性结构的微结构化介电层，其中，立方体和四棱锥底面边长为20μ??，高60μ??，中心距为140μπι;线性结构截面为正三角形，边长20μπι，高60μπι;介电层基底厚度为40μπι。
[0036]与现有技术相比，本发明的积极效果在于:该电容式柔性压力传感器设计了不同微结构化的介电层，并能够通过介电层微结构形状、尺寸及分布等条件变化有效调节传感器性能，实现不同灵敏度、测试范围的电容式柔性压力传感器制作。另一方面，上述介电层的微结构通过压印、复型转移、3D打印、微胶囊发泡等方法进行制备，成本低、效率高、能耗小，特别适合于大面积、大规模的生产，有利于传感器的应用推广。
[0037]下面通过附图和【具体实施方式】对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。
【附图说明】
[0038]图1为本发明基于微结构化介电层的电容式柔性压力传感器的截面结构示意图。
[0039]图2-1为本发明实施例1发泡微胶囊粉体的光学显微镜图片。
[0040]图2-2为本发明实施例1单颗发泡微胶囊扫描电子显微镜(SEM)图片。
[0041 ]图3为本发明实施例2中，中心距为80μπι的正三棱锥状微结构化介电层，在300倍放大倍率下观察的扫描电子显微镜(SEM)图片。
[0042]图4为本发明实施例3中，四棱柱状微结构化介电层，在300倍放大倍率下观察的扫描电子显微镜(SEM)图片。
[0043]图5-1为本发明实施例1的电容式柔性压力传感器的压力与电容变化关系图。
[0044]图5-2为本发明实施例2的电容式柔性压力传感器的压力与电容变化关系图。
[0045]图5-3为本发明实施例3的电容式柔性压力传感器的压力与电容变化关系图
[0046]附图中主要零部件名称:
[0047]I上柔性基底2下柔性基底
[0048]3上导电层4下导电层
[0049]5微结构化介电层
【具体实施方式】
[0050]如图1所示，是本发明基于微结构化介电层的电容式压力传感器的截面结构示意图，该电容式柔性压力传感器包括:上柔性基底I，下柔性基底2，附着于上柔性基底内表面的上导电层3，附着于下柔性基底内表面的下导电层4，以及位于上导电层3和下导电层4之间的微结构化介电层5。
[0051]基于微结构化介电层的电容式柔性压力传感器工作原理为:当柔性基底受到压力时，附着于柔性基底内表面的导电层间距将会发生变化，从而引起传感器电容值的变化，通过外部测试电容值变化可反映传感器受力情况。
[0052]本发明通过设计并制作不同微结构化的介电层，达到调节受力过程中两导电层间距变化率以及空气占有率的目的，从而有效的调节柔性压力传感器的灵敏度与测试范围等性能。
[0053]上柔性基底I和下柔性基底2的材质为聚二甲基硅氧烷(PDMS)，厚度为ΙΟΟμπι(也可以是聚氨酯、聚氨酯丙烯酸酯、有机玻璃、硅橡胶、UV固化胶、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚酰亚胺，厚度为I?100Μ1)。
[0054]上导电层3和下导电层4为银导电涂层(也可以是铜、金、铝、铅、锌、锡等金属或上述金属的合金形成的涂层，或者碳纳米管、石墨烯或导电高分子材料中的一种或两种以上的组合形成的涂层)。
[0055]微结构化介电层5为聚二甲基硅氧烷(PDMS)(也可以是聚氨酯、聚氨酯丙烯酸酯、有机玻璃、硅橡胶或UV固化胶)。
[0056]微结构化介电层5的立体结构为三棱锥，底面边长为40μπι，高28μπι，中心距140μπι，介电层基底的厚度为20μπι(介电层的微结构也可以为棱柱、圆柱、栅条等规则立体结构，或曲面凸起、波浪状等非规则立体结构，上述介电层微结构的高度为I?60μπι，介电层基底的厚度为I?40μηι;介电层的微结构也可以是内部的微孔结构，微孔直径为I?30μηι，介电层厚度为I?ΙΟΟμπι)。
[0057]本发明还提供了一种基于微结构化介电层的电容式柔性压力传感器的制造方法，步骤如下:
[0058](I)、制备上柔性基底和下柔性基底；
[0059](2)、在步骤(I)中得到的上柔性基底和下柔性基底的表面，通过印刷、涂布、蒸镀或化学沉积方式制备上导电层和下导电层；
[0060](3)、使用导电胶分别在步骤(2)制得的上导电层和下导电层的表面形成上电极和下电极，并从上电极和下电极分别引出导线，用于传感器性能测试；
[0061](4)、制备微结构化介电层；
[0062](5)、将步骤(3)中制得的带有导电层、电极和导线的上、下柔性基底与步骤(4)中制得的微结构化介电层，按照“夹心三明治”结构进行贴合封装，微结构化介电层位于上导电层和下导电层之间，得到基于微结构化介电层的电容式柔性压力传感器。
[0063]步骤(4)中的微结构化介电层是通过微胶囊发泡、压印、复型转移、3D打印等方法实现的。
[0064]实施例1:
[0065](I)制备柔性基底
[0066]将市售PDMS单体与固化剂(Dow Corning，SYLGARD 184，美国)按照质量比10:1进行充分混合，利用奥斯派-100迈耶棒(0SP-100，石家庄奥斯派机械科技有限公司)在市售喷墨打印相纸(佳能，LU-101专业绒面相纸，日本)表面进行涂布，然后置于真空烘箱中室温抽气5分钟去除涂层中气泡，再70°C固化2小时，并从相纸表面揭下，得到柔性基底，厚度为100μπι。
[0067](2)制备导电层与电极
[0068]采用丝网印刷方式(丝网印刷机:0S_500FB，中国欧莱特印刷机械工业有限公司)，在柔性基底表面印刷纳米银导电油墨(AP02，北京北印中源科技有限公司)，得到导电层，表面电阻10 Ω /sq。使用银导电胶(Ablestik，Ablebond 84_lLimisr4)分别在两导电层上形成上、下导电极，并从导电极上引出铜导线，用于传感器性能测试。
[0069](3)制备发泡微胶囊
[0070]a.将1.75g酚醛环氧树脂(F51，蓝星化工新材料股份有限公司无锡树脂厂)在60°C溶于1ml三甲基乙基硅烷(化学纯，北京化工厂)溶剂中，得到A溶液备用；
[0071]b.将3g阿拉伯树胶(化学纯，广东汕头西陇化工厂)溶解在150ml水中，得到B溶液备用;
[0072]c.将上述步骤制得的A溶液加入到B溶液中，60 °(:搅拌乳化3小时，转速为400rpm，得到稳定的乳液体系(电动搅拌机D2004W，海司乐仪器有限公司)；
[0073]d.将0.72g聚酰胺固化剂(YF-650，广州亿珲盛化工有限公司)溶于50ml水中，并加入到步骤c形成的乳液中反应I小时，得到发泡微胶囊分散液;将发泡微胶囊分散液通过滤纸过滤并置于烘箱60°C干燥I小时，得到发泡微胶囊粉体;如图2-1所示，为本实施例发泡微胶囊粉体的光学显微镜图片，如图2-2所示，为本实施例单颗发泡微胶囊SEM图片，其平均粒径约为5μηι。
[0074](4)利用发泡微胶囊技术制备微结构化介电层
[0075]将市售PDMS单体与固化剂(Dow Corning，SYLGARD 184，美国)按照质量比10:1进行充分混合，再整体与步骤(3)所得发泡微胶囊粉体按照质量比10:1进行混合，利用奥斯派-100迈耶棒(0SP-100，石家庄奥斯派机械科技有限公司)在PET薄膜(乐凯，中国，厚度为ΙΟΟμπι)表面进行涂布，然后置于真空烘箱中室温抽气5分钟，再90°C固化2小时，固化过程中，发泡微胶囊受热膨胀伴随PDMS交联同时发生，形成了具有内部微孔结构的介电层，将得到的介电层从PET表面揭下，厚度为ΙΟΟμπι。
[0076](5)封装电容式柔性压力传感器
[0077]步骤(2)中制得的带有导电层、电极和导线的柔性基底与步骤(4)中制得的具有内部微孔结构的介电层，按照“夹心三明治”的结构进行贴合封装(如图1所示)，其中柔性基底带有导电层的一侧面对面，介电层位于两导电层之间，器件的封装与贴合是通过PDMS自身的亲和性与分子间作用力实现的，无需使用任何胶黏剂。得到基于微结构化介电层的电容式柔性压力传感器。
[0078]如图5-1所示，为本发明实施例1基于微结构化介电层的电容式柔性压力传感器电容变化率与压力关系图。从图5-1可知，传感器敏感度达到了2.461^?-1(从图5-2可知，无微结构传感器的灵敏度为0.156kPa—O，最小检测压力为0.90Pa。需要说明的是，灵敏度在数值上等于曲线斜率是本领域所的公知常识。
[0079]实施例2:
[0080](I)制备柔性基底
[0081 ] 将市售PDMS单体与固化剂(Dow Corning，SYLGARD 184，美国)按照质量比10:1进行充分混合，利用奥斯派-1.5迈耶棒(0SP-1.5，石家庄奥斯派机械科技有限公司)在市售喷墨打印相纸(佳能，LU-101专业绒面相纸，日本)表面进行涂布，然后置于真空烘箱中室温抽气5分钟去除涂层中气泡，再70°C固化2小时，并从相纸表面揭下，得到柔性基底，厚度为1μmD
[0082] (2)制备导电层与电极
[0083]在柔性基底表面利用奥斯派-1.5迈耶棒(0SP-1.5，石家庄奥斯派机械科技有限公司)涂布制备碳纳米管导电层(TNWPM，中科院成都有机化学有限公司)，表面电阻为50 Ω /sq。使用银导电胶(Ablestik，Ablebond 84_lLimisr4)分别在两导电层上形成上、下导电极，并从导电极上引出铜导线，用于传感器性能测试。
[0084](3)利用压印-复型转移技术制备微结构化介电层
[0085]a.以4寸单面抛光的硅晶圆为基底，利用旋涂方式在其表面涂布聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，再利用压印技术制得具有特定微结构的模版，在本实施例中，选择的微结构是边长为40μπι，高为28μπι的正三棱锥结构，为了调控电容式柔性压力传感器的灵敏度，在本实施例中，改变正三棱锥的中心距分别为:60μ??、80μ??、IΟΟμ??、120μ??、140μ??，制备了 5种不同的微结构模版；图2-1是中心距为80μπι的正三棱微观结构SEM图片；如图3所示，是本实施例电容式柔性压力传感器中三棱锥状微观结构在300倍放大倍率下进行观察的扫描电镜(SEM)图片。
[0086]b.将市售PDMS单体与固化剂(Dow Corning，SYLGARD 184，美国)按照质量比10:1进行充分混合，利用旋涂方法(2000rpm/30S，KW-4A，北京赛德凯斯电子有限责任公司)在步骤a制备的各个微结构模版表面进行涂布，然后置于真空烘箱中室温抽气5分钟，再90°C固化2小时，并从微结构模版表面揭下，得到具有不同中心距、基底厚度为20μπι的微结构化介电层；
[0087](4)封装电容式柔性压力传感器
[0088]步骤(2)中制得的带有导电层、电极及导线的柔性基底与步骤(3)中制得的具有不同中心距正三棱锥微结构的介电层，按照“夹心三明治”的结构进行贴合封装(如图1所示)，其中柔性基底带有导电层的一侧面对面，介电层位于两导电层之间，器件的封装与贴合是通过PDMS自身的亲和性与分子间作用力实现的，无需使用任何胶黏剂。得到基于微结构化介电层的电容式柔性压力传感器。
[0089]如图5-2所示，为本实施例基于微结构化介电层的电容式柔性压力传感器电容变化率与压力关系图。从图5-2可知，随着微结构中心距的增加，传感器灵敏度依次升高。当中心距为60μπι时，传感器灵敏度最低约0.156kPa—1;中心距为140μπι时，传感器在O?400Pa压力范围内，灵敏度最高约1.需要说明的是，灵敏度在数值上等于曲线斜率是本领域所的公知常识。
[0090]实施例3:
[0091](I)制备柔性基底
[0092]将市售PDMS单体与固化剂(Dow Corning，SYLGARD 184，美国)按照质量比10:1进行充分混合，利用奥斯派-50迈耶棒(0SP-50，石家庄奥斯派机械科技有限公司)在市售PET薄膜(乐凯，中国，厚度为ΙΟΟμπι)表面进行涂布，然后置于真空烘箱中室温抽气5分钟去除涂层中气泡，再70 0C固化2小时，并从相纸表面揭下，得到柔性基底，厚度为50μπι。
[0093](2)制备导电层及电极
[0094]采用化学沉积方式，在柔性基底表面沉积制备金涂层，其表面电阻为5Ω/sq。使用银导电胶(Ablestik，Ablebond 84_lLimisr4)分别在两导电层上形成上、下导电极，并从导电极上引出铜导线，用于传感器性能测试。
[0095](3)利用3D打印技术制备微结构化介电层
[0096]本实施例选用的打印机为日本Mimaki公司生产的型号为UJF-3042FX UV的紫外光固化3D打印机，打印材料选择为美国DSM Desotch公司生产的Somos 11122型光敏树脂，分别打印了具有四棱柱、四棱锥、线性结构的微结构化介电层，其中四棱柱和四棱锥底面边长为20μηι，高60μηι，中心距为140μηι;线性结构截面为正三角形，边长20μηι，高60μηι;介电层基底厚度为40μπι。如图4所示，是本实施例电容式柔性压力传感器中棱柱状微观结构在300倍放大倍率下进行观察的SEM图片。
[0097](4)封装电容式柔性压力传感器
[0098]步骤(2)中制得的带有导电层、电极及导线的柔性基底与步骤(3)中制得的具有微结构的介电层，按照“夹心三明治”的结构进行贴合封装(如图1所示)，其中柔性基底带有导电层的一侧面对面，介电层位于两导电层之间。器件的封装与贴合是通过TOMS自身的亲和性与分子间作用力实现的，无需使用任何胶黏剂。得到基于微结构化介电层的电容式柔性压力传感器。
[0099]如图5-3所示，为本实施例基于微结构化介电层的电容式柔性压力传感器电容变化率与压力关系图。从图5-3可知，三种不同微结构与无微结构的传感器特性曲线趋势相同，在测试压强范围内均呈线性变化，但斜率相差较大。其中斜率最大的是四棱锥，其传感器灵敏度约0.65kPa—1，最小的是无微结构的，传感器灵敏度约0.085kPa—1。需要说明的是，灵敏度在数值上等于曲线斜率是本领域所的公知常识。
[0100]本发明克服重重困难，制备了基于微结构化介电层的电容式柔性压力传感器，实现了利用介电层不同的微结构调节传感器性能的目标;并针对电容式柔性压力传感器的特点，对压印、复型转移、3D打印、发泡微胶囊等技术进行针对性改进与优化，应用于介电层微结构的制备，制作成本低、效率高。
[0101]可以理解的是，对于本领域的普通技术人员，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明专利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种基于微结构化介电层的电容式柔性压力传感器，包括上柔性基底和下柔性基底，附着于上柔性基底内表面的上导电层和附着于下柔性基底内表面的下导电层，其特征在于:在所述上导电层和下导电层之间设有微结构化介电层。2.根据权利要求1所述的电容式柔性压力传感器，其特征在于:所述微结构化介电层具有棱柱、棱锥、圆柱、栅条等规则立体结构或曲面凸起、波浪状等非规则立体结构，所述介电层微结构的高度为I?60μηι，介电层的厚度为I?40μηι。3.根据权利要求1所述的电容式柔性压力传感器，其特征在于:所述微结构化介电层具有内部微孔结构，微孔直径为I?30μηι，介电层厚度为I?ΙΟΟμπι。4.一种基于微结构化介电层的电容式柔性压力传感器的制备方法，步骤如下: (1)、制备上柔性基底和下柔性基底； (2)、在步骤(I)中得到的上柔性基底和下柔性基底的表面，通过印刷、涂布、蒸镀或化学沉积方式制备上导电层和下导电层； (3)、使用导电胶分别在步骤(2)制得的上导电层和下导电层的表面形成上电极和下电极，并从上电极和下电极分别引出导线，用于传感器性能测试； (4 )、制备微结构化介电层； (5)、将步骤(3)中制得的带有导电层、电极和导线的上柔性基底、下柔性基底与步骤(4)中制得的微结构化介电层，按照“夹心三明治”结构进行贴合封装，微结构化介电层位于上导电层和下导电层之间，得到基于微结构化介电层的电容式柔性压力传感器。5.根据权利要求4所述的电容式柔性压力传感器的制备方法，其特征在于:所述步骤(4)中的微结构化介电层是通过压印、复型转移、3D打印或微胶囊发泡方法实现的。6.根据权利要求4所述的电容式柔性压力传感器的制备方法，其特征在于:所述步骤(4)的具体步骤如下: 1).将酚醛环氧树脂溶于三甲基乙基硅烷溶剂中，得到A溶液备用； 2).将阿拉伯树胶溶解在水中，得到B溶液备用； 3).将步骤I)制得的A溶液加入到步骤2)制备的B溶液中，搅拌乳化，得到稳定的乳液； 4).将聚酰胺固化剂溶于水中，并加入到步骤3)形成的乳液中反应，得到发泡微胶囊分散液;将发泡微胶囊分散液通过滤纸过滤并置于烘箱干燥，得到发泡微胶囊粉体； 5).将市售PDMS单体与固化剂按照质量比10:1进行充分混合，再整体与步骤4)所得发泡微胶囊粉体按照质量比10:1进行混合，利用迈耶棒在PET薄膜表面进行涂布，然后置于真空烘箱中室温抽气，固化，固化过程中，发泡微胶囊受热膨胀伴随PDMS交联同时发生，形成了具有内部微孔结构的介电层，将得到的介电层从PET表面揭下，厚度为I?ΙΟΟμπι。7.根据权利要求4所述的电容式柔性压力传感器的制备方法，其特征在于:所述步骤(4)的具体步骤如下: 1).以4寸单面抛光的硅晶圆为基底，利用旋涂方式在其表面涂布聚甲基丙烯酸甲酯，再利用压印技术制得具有特定微结构的模版； 2).将市售PDMS单体与固化剂按照质量比10:1进行充分混合，利用旋涂方法在步骤I)中制备的各个微结构模版表面进行涂布，然后置于真空烘箱中室温抽气，固化，并从微结构模版表面揭下，得到具有不同中心距、基底厚度为20μπι的微结构化介电层。8.根据权利要求7所述的电容式柔性压力传感器的制备方法，其特征在于:所述特定微结构的模板是边长为40μηι，高为28μηι的正三棱锥结构，正三棱锥的中心距分别为:60μπι、80μm、10ym、12Oym、140μηι，制备5种不同的微结构模版。9.根据权利要求4所述的电容式柔性压力传感器的制备方法，其特征在于:所述步骤(4)的具体步骤如下: 用紫外光固化3D打印机，打印材料为Somos11122型光敏树脂，分别打印具有立方柱、四棱锥、线性结构的微结构化介电层。10.根据权利要求9所述的电容式柔性压力传感器的制备方法，其特征在于:所述立方体和四棱锥的底面边长为20μπι，高60μπι，中心距为140μπι;线性结构截面为正三角形，边长20μπι，高60μηι;介电层基底厚度为I?40μηι。
【文档编号】G01L9/12GK105865667SQ201610333340
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月19日
【发明人】莫黎昕, 李路海, 翟庆彬, 李正博, 王振国
【申请人】北京印刷学院