一种微图案化的柔性触觉传感器及其制备方法技术

一种微图案化的柔性触觉传感器及其制备方法，其中，微图案化的柔性触觉传感器包括若干个压力传感单元；压力传感单元由两片柔性且可伸缩的基板、相对设置于两片基板之间并分别与基板的内表面相连的两片电极，以及设置于两片电极之间的介电层组成；基板的内表面采用微图案处理设有荷叶微图案，基板材质为聚二甲硅氧烷；介电层由若干聚苯乙烯微球组成，介电层和电极与基板之间分别通过范德华力相贴合以实现封装；各压力传感单元利用等离子体处理机采用电极像素处理以形成呈设定面积的传感器阵列，本发明专利技术微图案化的柔性触觉传感器及其制备方法具有很好的稳定性和非常好的传感性能，成本低，可实现量化生产，且具有突出的弹性能力和超低的弹性模量。

A micro patterned flexible tactile sensor and its preparation method

The flexible tactile sensor and a preparation method thereof, a micro patterned, flexible tactile sensor micro patterning comprises a plurality of pressure sensing unit; substrate, pressure sensing unit is composed of two pieces of flexible and scalable relatively is arranged between the two substrates and two electrodes respectively and the inner surface of the substrate and connected, dielectric between the two electrode layer is arranged on the inner surface of the substrate; the micro pattern processing with lotus leaf micro pattern, substrate material for poly two methyl siloxane; a dielectric layer composed of polystyrene microspheres, between the dielectric layer and the electrode and the base plate are respectively jointed by Fan Dehua force to achieve the pressure sensing unit using the package; the plasma processor adopts the pixel electrode to form a set of sensor array area, flexible tactile sensor and the preparation of micro patterned square The method has good stability and excellent sensing performance, low cost, and can achieve quantitative production, and has outstanding elasticity and ultra-low modulus of elasticity.

【技术实现步骤摘要】
一种微图案化的柔性触觉传感器及其制备方法
本专利技术涉及皮肤触觉传感器
，具体涉及一种微图案化的柔性触觉传感器及其制备方法。
技术介绍
触觉是人与外界环境直接接触时的重要感觉功能，柔性触觉传感器是实现电子皮肤技术的关键技术，其目的是模拟人类的感知能力，拥有卓越的发展前景。目前，随着微电子技术的发展和各种有机材料的出现，已经提出了多种多样的柔性触觉传感器的研制方案，但目前大都属于实验室阶段，达到产品化的不多。随着智能穿戴式电子设备变得越来越流行，在生产和研发过程中，其大量的工作一直致力于实现以满足智能穿戴式电子设备所需的高灵敏度的柔性触觉传感器。触觉传感器是一种能有效感知周围环境的传感器，它通常有很广的检测范围，单目前应用于该行业的触觉传感器，反应缓慢，灵敏度不高，从而制约着智能穿戴式电子设备行业的发展。因此，利用新型微结构的电子材料以实现高性能的触觉传感器是目前非常有意义，及亟待解决的课题。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术存在的上述问题，提供了一种微图案化的柔性触觉传感器及其制备方法，以解决现有柔性触觉传感器灵敏度低，检测能力受限的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种微图案化的柔性触觉传感器，包括若干个压力传感单元；所述压力传感单元由两片柔性且可伸缩的基板、相对设置于两片基板之间并分别与基板的内表面相连的两片电极，以及设置于两片电极之间的介电层组成；所述基板的内表面采用微图案处理设有荷叶微图案，所述基板材质为聚二甲硅氧烷；所述介电层由若干聚苯乙烯微球组成，所述介电层和电极与基板之间分别通过范德华力相贴合以实现封装；各压力传感单元利用等离子体处理机采用电极像素处理以形成呈设定面积的传感器阵列。作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述基板的尺寸为长0.8cm、宽0.8cm、厚0.01cm。作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述电极为黄金材质的金电极，所述金电极的所采用的金颗粒尺寸为120nm。本专利技术还提供了一种微图案化的柔性触觉传感器的制备方法，包括以下步骤：步骤S1，制造柔性、可伸缩的，且内表面上具有荷叶微图案的两片基板；步骤S2，按照传感器阵列中各压力传感器单元的分布位置，将电极分别设置于两片基板的内表面；步骤S3，将聚苯乙烯微球设置于电极表面；步骤S4，将两片基板相叠合，以使得各压力传感器单元的两片电极一一对应相贴合，且两片基板之间利用聚二甲硅氧烷分子间的范德华力相贴合以实现封装。作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述步骤S1中制造柔性、可伸缩的，且内表面上具有荷叶微图案的两片基板的具体步骤包括：步骤S11，将固化剂与碱基单体充分混合，以制备聚二甲硅氧烷的预聚体，其中固化剂与碱基单体的重量比为10∶1；步骤S12，将预聚体在室温下真空中脱气10分钟去除气泡，以得到聚二甲硅氧烷的混合溶液；步骤S13，将混合溶液旋涂到预清洗过的荷叶叶面上，并在70℃下固2小时化以制得柔性且可伸缩的具有微型图案的基板，其中旋涂转速为400rpm。作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述步骤S2中将电极分别设置于两片基板的内表面具体包括：通过掩膜版溅射纳米金颗粒于基板的内表面，并将纳米金颗粒凝结成型；掩膜版溅射以形成所采用的金颗粒尺寸为120nm的电极，其中，所述纳米金颗粒的尺寸为120nm。作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述步骤S3中聚苯乙烯微球采用旋涂法涂设于电极表面以形成电介质，所述旋涂转速为200rpm。本专利技术的微图案化的柔性触觉传感器及其制备方法可以达到如下有益效果：本专利技术的微图案化的柔性触觉传感器，通过包括若干个压力传感单元；所述压力传感单元由两片柔性且可伸缩的基板、相对设置于两片基板之间并分别与基板的内表面相连的两片电极，以及设置于两片电极之间的介电层组成；所述基板的内表面采用微图案处理设有荷叶微图案，所述基板材质为聚二甲硅氧烷；所述介电层由若干聚苯乙烯微球组成，所述介电层和电极与基板之间分别通过范德华力相贴合以实现封装；各压力传感单元利用等离子体处理机采用电极像素处理以形成呈设定面积的传感器阵列，使得本专利技术的微图案化的柔性触觉传感器具有以下优点：1、采用了天然荷叶上的微型结构，应用该微型结构使得柔性触觉传感器表面会更粗糙，接触点更多，从而提高了传感精度；2、采用聚苯乙烯微球做电极间的介电层，具有突出的弹性能力和超低的弹性模量，可对各种外界刺激进行有效的放大和转换，对压力感应强且温度分辨率高；3、具有很好的稳定性和非常好的传感性能，成本低，可实现量化生产。本专利技术的微图案化的柔性触觉传感器的制备方法，通过包括步骤：步骤S1，制造柔性、可伸缩的，且内表面上具有荷叶微图案的两片基板；步骤S2，按照传感器阵列中各压力传感器单元的分布位置，将电极分别设置于两片基板的内表面；步骤S3，将聚苯乙烯微球设置于电极表面；步骤S4，将两片基板相叠合，以使得各压力传感器单元的两片电极一一对应相贴合，且两片基板之间利用聚二甲硅氧烷分子间的范德华力相贴合以实现封装，使得本专利技术的微图案化的柔性触觉传感器的制备方法具有以下优点：1、采用了天然荷叶上的微型结构，应用该微型结构使得柔性触觉传感器表面会更粗糙，接触点更多，从而提高了传感精度；2、采用聚苯乙烯微球做电极间的介电层，具有突出的弹性能力和超低的弹性模量，可对各种外界刺激进行有效的放大和转换，对压力感应强且温度分辨率高；3、具有很好的稳定性和非常好的传感性能，成本低，可实现量化生产。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术微图案化的柔性触觉传感器提供的一实例的结构示意图；图2为本专利技术微图案化的柔性触觉传感器的制备方法提供的一实例的方法流程图。图中：1、基板，2、电极，3、介电层，31、聚苯乙烯微球。本专利技术目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合附图以及具体实施方式，对本专利技术做进一步描述。较佳实施例中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等用语，仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。图1为本专利技术微图案化的柔性触觉传感器提供的一实例的结构示意图，如图1所示，微图案化的柔性触觉传感器包括若干个压力传感单元；所述压力传感单元由两片柔性且可伸缩的基板1、相对设置于两片基板1之间并分别与基板1的内表面相连的两片电极2，以及设置于两片电极2之间的介电层3组成；所述基板2的内表面采用微图案处理设有荷叶微图案，所述基板1材质为聚二甲硅氧烷；所述介电层3由若干聚苯乙烯微球31组成，所述介电层3和电极2与基板1之间分别通过范德华力相贴合以实现封装；各压力传感单元利用等离子体处理机采用电极像素处理以形成呈设定面积的传感器阵列。该实施例的微图案化的柔性触觉传感器具有以下优点：1、采用了天然荷叶上的微型结构，应用该微型结构使得柔性触觉传感器表面会更粗糙，接触点更多，从而提高了传感精度；2、采用聚苯乙烯微球做电极间的介电层，具有突出的弹性能力和超低的弹性模量，可对各种外界刺激进行有效的放大和转换，对压力感应强且温度分辨率高；3、具有很好的稳定性和非常好的传感性能，成本低，可实现量化生产。具体地，所示基板1的尺寸为长0.8c本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微图案化的柔性触觉传感器，其特征在于，包括若干个压力传感单元；所述压力传感单元由两片柔性且可伸缩的基板、相对设置于两片基板之间并分别与基板的内表面相连的两片电极，以及设置于两片电极之间的介电层组成；所述基板的内表面采用微图案处理设有荷叶微图案，所述基板材质为聚二甲硅氧烷；所述介电层由若干聚苯乙烯微球组成，所述介电层和电极与基板之间分别通过范德华力相贴合以实现封装；各压力传感单元利用等离子体处理机采用电极像素处理以形成呈设定面积的传感器阵列。

【技术特征摘要】
1.一种微图案化的柔性触觉传感器，其特征在于，包括若干个压力传感单元；所述压力传感单元由两片柔性且可伸缩的基板、相对设置于两片基板之间并分别与基板的内表面相连的两片电极，以及设置于两片电极之间的介电层组成；所述基板的内表面采用微图案处理设有荷叶微图案，所述基板材质为聚二甲硅氧烷；所述介电层由若干聚苯乙烯微球组成，所述介电层和电极与基板之间分别通过范德华力相贴合以实现封装；各压力传感单元利用等离子体处理机采用电极像素处理以形成呈设定面积的传感器阵列。2.根据权利要求1所述的微图案化的柔性触觉传感器，其特征在于，所述基本的尺寸为长0.8cm、宽0.8cm、厚0.01cm。3.根据权利要求1或2所述的微图案化的柔性触觉传感器，其特征在于，所述电极为黄金材质的金电极，所述金电极的所采用的金颗粒大小为120nm。4.一种权利要求1至3任一项所述的微图案化的柔性触觉传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，制造柔性、可伸缩的，且内表面上具有荷叶微图案的两片基板；步骤S2，按照传感器阵列中各压力传感器单元的分布位置，将电极分别设置于两片基板的内表面；步骤S3，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱玲，房菲儿，张静，王威，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44