一种柔性应变传感器及其制备方法

本发明涉及传感器，尤其涉及一种柔性应变传感器及其制备方法。

背景技术：

1、随着物联网和第五代移动通信技术的飞速发展，传感器在各行业领域中都被广泛使用，柔性应变传感器作为其中的重要分支，凭借其独特的延展性、可变形性等特性，得以在人体运动、健康检测等领域得到广泛应用。

2、传统柔性应变传感器，其柔性材质基底独特性质与高精度、宽量程、高耐久等需求存在天然矛盾。研究人员试图使用改性高分子聚合物作为柔性应变传感器的基底材料，以提高其延展性与量程，但高分子聚合物的引入却会一定程度上牺牲柔性应变传感器的精度与灵敏度，进而使其难以应用在微小形变运动的检测。

3、然而，现有设计方案中，增加单一仿生微结构虽然可以很大程度上提高其灵敏度与精度，但是又不可避免地导致其耐久度、延展性等出现不同程度的下降，导致应变传感器的量程范围有待提高，进而限制其应用领域的扩展。

4、因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本申请实施例提供一种柔性应变传感器及其制备方法，保证较高灵敏度感知的同时能够增大应变传感器的量程范围。

2、本发明为解决上述技术问题提供如下技术方案：

3、本申请实施例第一方面提供一种柔性应变传感器，其中，包括：

4、基底，用于连接在一表面上；

5、功能层，连接于所述基底，所述功能层背离所述基底的一侧设有缝结构，且在所述缝结构的至少一侧设有多个分散结构；

6、当所述功能层受力时，所述分散结构分散集中于所述缝结构的应力。

7、在一种可能的实现方式中，所述缝结构的两侧分别设有多个所述分散结构；和/或

8、所述分散结构为曲线孔，且多个所述曲线孔沿所述缝结构一侧的延伸方向分布。

9、在一种可能的实现方式中，所述曲线孔包括圆孔和/或椭圆孔；

10、多个所述圆孔或多个所述椭圆孔均匀分布于所述缝结构的一侧；或

11、所述圆孔和所述椭圆孔穿插分布于所述缝结构的一侧。

12、在一种可能的实现方式中，所述缝结构为线形槽，所述功能层具有第一纵向侧和第二纵向侧，所述线形槽的一端设于所述第一纵向侧，所述线形槽的另一端设于所述第二纵向侧。

13、在一种可能的实现方式中，在所述功能层横向各位置处的所述线形槽沿所述功能层纵向上的两侧间的距离均相等，且所述线形槽的两侧均呈直线状和/或曲线状。

14、在一种可能的实现方式中，所述线形槽的深度在所述功能层厚度的1/3至2/3范围内。

15、在一种可能的实现方式中，还包括：

16、表面层，连接于所述功能层背离所述基底层的一面，且所述表面层具有避让所述分散结构的避让结构，所述表面层的导电性大于所述功能层的导电性。

17、在一种可能的实现方式中，所述缝结构位于所述功能层的纵向中央，且所述功能层两侧的多个所述圆孔关于所述缝结构对称设置。

18、本申请实施例第二方面提供一种柔性应变传感器的制备方法，所述方法用于制备上述任一项所述柔性应变传感器，所述方法包括：

19、制备柔性薄膜和基底；

20、在所述柔性薄膜上形成缝结构，并在所述缝结构的至少一侧形成有多个分散结构，得到功能层；

21、将所述功能层置于所述基底固化后，得到柔性应变传感器。

22、在一种可能的实现方式中，所述分散结构为曲线孔，所述功能层为分布有曲线孔的功能层；

23、所述在所述缝结构的至少一侧形成有多个分散结构，得到功能层，包括：

24、在所述缝结构的两侧分别开设多个均匀分布的曲线孔，得到分布有曲线孔的功能层；其中，所述缝结构一侧的多个曲线孔与另一侧的多个曲线孔一一对应。

25、有益效果：本发明提供一种柔性应变传感器及其制备方法，应变传感器包括：基底，用于连接在一表面上；功能层，连接于所述基底，所述功能层背离所述基底的一侧设有缝结构，且在所述缝结构的至少一侧设有多个分散结构；当所述功能层受力时，所述分散结构分散集中于所述缝结构的应力。通过功能层上设置缝结构，并在缝结构周侧设置多个分散结构，在基底连接于表面后，功能层受力集中于缝结构周侧，缝结构能够将微小形变产生的应力进行集中放大，以保证应变传感器的灵敏度，并通过多个分散结构分散集中于缝结构周侧的应力，从而提高应变传感器的耐久度和延展性，增大了柔性应变传感器的量程范围。

技术特征：

1.一种柔性应变传感器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的柔性应变传感器，其特征在于，所述缝结构的两侧分别设有多个所述分散结构；和/或

3.根据权利要求2所述的柔性应变传感器，其特征在于，所述曲线孔包括圆孔和/或椭圆孔；

4.根据权利要求2所述的柔性应变传感器，其特征在于，所述缝结构为线形槽，所述功能层具有第一纵向侧和第二纵向侧，所述线形槽的一端设于所述第一纵向侧，所述线形槽的另一端设于所述第二纵向侧。

5.根据权利要求4所述的柔性应变传感器，其特征在于，在所述功能层横向各位置处的所述线形槽沿所述功能层纵向上的两侧间的距离均相等，且所述线形槽的两侧均呈直线状和/或曲线状。

6.根据权利要求4所述的柔性应变传感器，其特征在于，所述线形槽的深度在所述功能层的厚度的1/3至2/3范围内。

7.根据权利要求1所述的柔性应变传感器，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求3所述的柔性应变传感器，其特征在于，所述缝结构位于所述功能层的纵向中央，且所述功能层两侧的多个所述圆孔关于所述缝结构对称设置。

9.一种柔性应变传感器的制备方法，其特征在于，所述方法用于制备权利要求1至8任一项所述柔性应变传感器，所述方法包括：

10.根据权利要求9所述的柔性应变传感器的制备方法，其特征在于，所述分散结构为曲线孔，所述功能层为分布有曲线孔的功能层；

技术总结
本发明公开了一种柔性应变传感器及其制备方法，应变传感器包括：基底，用于连接在一表面上；功能层，连接于所述基底，所述功能层背离所述基底的一侧设有缝结构，且在所述缝结构的至少一侧设有多个分散结构；当所述功能层受力时，所述分散结构分散集中于所述缝结构的应力。通过功能层上设置缝结构，并在缝结构周侧设置多个分散结构，在基底连接于表面后，功能层受力集中于缝结构周侧，缝结构能够将微小形变产生的应力进行集中放大，以保证应变传感器的灵敏度，并通过多个分散结构分散集中于缝结构周侧的应力，从而提高应变传感器的耐久度和延展性，增大了柔性应变传感器的量程范围。

技术研发人员：张俊秋,高骥琪,韩志武,孙涛,李博,陈豫,赵厚琦,秦晓静
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8