基于摩擦电的聚合物辨识传感器及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种基于摩擦电的聚合物辨识传感器及其制作方法。传感器包括：绝缘保护层、多个摩擦表面层及与其对应的多个感应电极；所述绝缘保护层介于多个摩擦表面层及与其对应的多个感应电极之间。方法包括在单面挠性覆铜板上通过化学镍金工艺在铜表面沉积一层金薄膜作为感应电极；层压一层聚酰亚胺薄膜作为电极间的绝缘保护层；将摩擦表面层分别置于相对应的感应电极上。本发明专利技术将多个摩擦表面及感应电极单元集成于一个柔性衬底，当被探测的物体与摩擦表面接触时，感应电极将分别产生电压输出，并对产生的信号波形进行分析即可确定材料在摩擦序列中的位置，从而完成对一系列已知聚合物材料群的辨识。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及聚合物材料辨识
，特别涉及一种基于摩擦电的聚合物辨识传感器及其制作方法。
技术介绍
作为生活中最常见的物理现象之一，摩擦起电可能并不总是受欢迎的，但它却是很多工业技术的基础。近年来这种古老的现象也被应用于微型能量采集领域，以此为基础专利技术的多种柔性摩擦发电机器件展示了很好的应用潜力。为微型能量采集器件提供了一种简单、高效同时适用于大规模工业制造的新选择，从而受到极大的关注。两个不同种类的材料通过相互摩擦、接触而产生摩擦电荷时，由于两者对电荷的束缚能力的差异，接触表面的带电极性通常是一定的。据此研究者通过实验建立了包括多种类型材料在内的摩擦序列，某种材料在序列中的位置通常是固定的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供一种基于摩擦电的聚合物辨识传感器及其制作方法。将多个摩擦表面及感应电极单元集成于一个柔性衬底，当被探测的物体与摩擦表面接触时，感应电极将分别产生电压输出，通过对产生的信号波形进行分析即可确定材料在摩擦序列中的位置，从而完成对一系列已知聚合物材料群的辨识。本专利技术提供一种基于摩擦电的聚合物辨识传感器，包括：绝缘保护层、多个摩擦表面层及与其对应的多个感应电极；所述绝缘保护层介于多个摩擦表面层及与其对应的多个感应电极之间。进一步，所述绝缘保护层材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚酰亚胺或聚四氟乙烯。进一步，所述感应电极采用铜或金。进一步，所述摩擦表面层为光滑或具有微纳米结构的聚合物或其他绝缘材料。进一步，所述多个摩擦表面层及与其对应的多个感应电极集成于一个柔性衬底。本专利技术还提供一种基于摩擦电的聚合物辨识传感器制作方法，包括以下步骤：在单面挠性覆铜板上通过化学镍金工艺在铜表面沉积一层金薄膜作为感应电极；层压一层聚酰亚胺薄膜作为电极间的绝缘保护层；将摩擦表面层分别层压于相对应的感应电极上。进一步，在所述通过化学镍金工艺在铜表面沉积一层金薄膜作为感应电极之前，还包括在所述在单面挠性覆铜板上通过光刻和化学腐蚀将铜薄膜图形化。进一步，所述感应电极材料为铜。进一步，所述摩擦表面层为光滑或具有微纳米结构的聚合物或其他绝缘材料。进一步，所述绝缘保护层为聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚酰亚胺或聚四氟乙烯。本专利技术具有如下有益技术效果：1.相比传统的其他材料辨识技术而言，本专利技术所采用的器件结构及原理极其简单，具有在人工智能、工业生产及废品回收等领域应用的潜力。2.本专利技术提供的聚合物材料辨识传感器具有很好的柔性，尺寸小、重量轻，因而具有很好的适应性，可以应用于多种不同场合。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术的不当限定，在附图中：图1为本专利技术实施例1提供的基于摩擦电的聚合物辨识传感器的结构示意图；图2为本专利技术实施例1提供的基于摩擦电的聚合物辨识传感器制作方法制作的传感器的感应电极的结构示意图；图3为本实施例基于摩擦电的聚合物辨识传感器的摩擦表面层的结构示意图；图4为本专利技术实施例2提供的基于摩擦电的聚合物辨识传感器制作方法流程示意图；图5为本专利技术实施例2提供的基于摩擦电的聚合物辨识传感器制作方法制作完成的传感器电极版图。具体实施方式下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本专利技术，在此本专利技术的示意性实施例以及说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。实施例1：图1为本实施例基于摩擦电的聚合物辨识传感器的结构示意图；图2为本实施例基于摩擦电的聚合物辨识传感器的电极的结构示意图；图3为本实施例基于摩擦电的聚合物辨识传感器的摩擦表面层的结构示意图。参见图1所示，本实施例基于摩擦电的聚合物辨识传感器，包括绝缘保护层2，感应电极30、31、32、33，摩擦表面层40、41、42、43。绝缘保护层2介于感应电极30、31、32、33与摩擦表面层40、41、42、43之间，其中感应电极30与摩擦表面层40相对应，感应电极31与摩擦表面层41相对应，感应电极32与摩擦表面层42相对应，感应电极33与摩擦表面层43相对应。如图2所示，为本实施例的感应电极30、31、32、33的结构示意图；如图3所示，为本实施例的摩擦表面层40、41、42、43的结构示意图。作为本实施例的一种优选方案，为了获得更好的绝缘效果，其中绝缘保护层2采用的绝缘材料可以是聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，PET)或聚酰亚胺(polyimide，PI)或聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，PTFE)等。作为本实施例的另一种优选方案，为了增加导电性及延展性，所述感应电极30、31、32、33可以采用铜或金。作为本实施例的再一种优选方案，为了获得更好地辨识率，所述摩擦表面层40、41、42、43为光滑或具有微纳米结构的聚合物或其他绝缘材料。材料根据待辨识的聚合物材料群及其在摩擦序列中的位置决定，具体如PET，聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)，聚氯乙烯(polyvinylchloride，PVC)，聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，PTFE)等。作为本实施例的又一种优选方案，所述多个摩擦表面层40、41、42、43及与其对应的多个感应电极30、31、32、33集成为柔性衬底置于绝缘基底1上，如图1所示。实施例2：图4为本专利技术实施例2提供的基于摩擦电的聚合物辨识传感器制作方法流程示意图；图5为本专利技术实施例2提供的基于摩擦电的聚合物辨识传感器制作方法制作完成的传感器电极板图。如图4所示，本专利技术基于摩擦电的聚合物辨识传感器制作方法，包括以下步骤：步骤S110：在单面挠性覆铜板上通过光刻和化学腐蚀将铜薄膜图形化，并通过化学镍金工艺在铜表面沉积一层金薄膜作为感应电极，如图5所示。需要说明的是，本步骤中，将铜薄膜图形化并不是必须的，也可在单面挠性覆铜板上直接通过化学镍金工艺在铜表面沉积一层金薄膜作为感应电极。当然，也可采用铜作为感应电极材料。步骤S120：层压一层聚酰亚胺薄膜作为电极间的绝缘保护层；本步骤中，也可层压聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚四氟乙烯等绝缘材料作为绝缘保护层。步骤S130：将摩擦表面层分别压于相对应的感应电极上。特别地，所述摩擦表面层为光滑或具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于摩擦电的聚合物辨识传感器，其特征在于，包括：绝缘保护层、多个摩擦表面层及与其对应的多个感应电极；所述绝缘保护层介于多个摩擦表面层及与其对应的多个感应电极之间。

【技术特征摘要】
1.一种基于摩擦电的聚合物辨识传感器，其特征在于，包括：
绝缘保护层、多个摩擦表面层及与其对应的多个感应电极；
所述绝缘保护层介于多个摩擦表面层及与其对应的多个感应电极之间。
2.根据权利要求1所述的基于摩擦电的聚合物辨识传感器，其特征在于，
所述绝缘保护层材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚酰亚胺或聚四氟乙
烯。
3.根据权利要求1所述的基于摩擦电的聚合物辨识传感器，其特征在于，
所述感应电极采用铜或金。
4.根据权利要求1所述的基于摩擦电的聚合物辨识传感器，其特征在于，
所述摩擦表面层为光滑或具有微纳米结构的聚合物或其他绝缘材料。
5.根据权利要求1所述的基于摩擦电的聚合物辨识传感器，其特征在于，
所述多个摩擦表面层及与其对应的多个感应电极集成为柔性衬底。
6.一种基于摩擦电的聚合物辨识传...

【专利技术属性】
技术研发人员：王奕青，
申请(专利权)人：王奕青，
类型：发明
国别省市：北京;11