基于聚碳酸酯模板法制备柔性电容传感器的方法技术

本发明专利技术公开基于聚碳酸酯模板法制备柔性电容传感器的方法，包括步骤：将电介质材料PDMS匀在载玻片上固化后得到第一层PDMS膜，在第一层PDMS膜上继续匀电介质材料PDMS，得到第二层PDMS膜；将具有孔洞的PCET模板放在第二层PDMS膜上对该PCET模板与PDMS样品抽真空，固化后形成柱状微结构；洗除PCTE模板形成具有柱状微结构的PDMS介电层；在具有柱状微结构的PDMS介电层上下端分别装配ITO/PET导电膜形成的上下电极。本发明专利技术为柔性传感器微结构的制备工艺开辟了新道路，有利于广泛应用。

【技术实现步骤摘要】
基于聚碳酸酯模板法制备柔性电容传感器的方法
本专利技术涉及柔性电子
，特别是涉及一种基于聚碳酸酯模板法制备柔性电容传感器的方法。
技术介绍
近年来，柔性电子领域发展日新月异。柔性传感器正成为未来机器人，体外诊断和能量收集中的重要应用器件。根据机器人系统、假肢和可穿戴医疗设备的最新进展，致力于用简单的方法实现高灵敏度的柔性传感器成为实验人员的研究热点。并且，柔性电子领域快速发展的同时，也需要电子器件制备工艺的进步。为了实现柔性电容传感器的高灵敏度，通常使用气隙来增加可压缩性，即制备具有微结构的介电层，例如，金字塔、纳米针和柱状等。由于聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜具有优异的弹性和介电性能，其常常充当柔性纳米介电层。在PDMS薄膜上创建微结构不仅可以提高可拉伸性，而且可以赋予柔性传感器更高的灵敏度和更快的响应时间。目前，大部分实验人员均利用传统光刻工艺在硅晶片上制备具有微结构的图形模具，从而制备结构化介电层。传统的光刻工艺虽然可以实现高精度制备，但它同时需要超净环境和高成本，并且其操作复杂、工艺灵活性较差。因此，目前迫切需要提出一种方法来制备具有微结构介电层的柔性电容传感器，其操作简单，成本较低，对制备环境的要求较低，同时还可以很好地控制并实现微结构的制备。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种基于聚碳酸酯模板法制备柔性电容传感器的方法。为实现本专利技术的目的所采用的技术方案是：基于聚碳酸酯模板法制备柔性电容传感器的方法，其特征在于，包括步骤：将电介质材料PDMS匀在载玻片上，固化后得到第一层PDMS膜，在第一层PDMS膜上继续匀电介质材料PDMS，得到第二层PDMS膜，形成PDMS样品；将表面具有一定高度的孔洞的PCET模板放在第二层PDMS膜上，对该PCET模板与PDMS样品抽真空处理，用气压使未固化的PDMS进入PCET模板的孔洞里，固化后在PDMS样品上形成柱状微结构；洗除PCTE模板，形成具有柱状微结构的PDMS介电层；在具有柱状微结构的PDMS介电层的上下端分别装配ITO/PET导电膜形成的上电极及下电极，完成柔性电容传感器制作。所述第一层PDMS膜的厚度为200um，所述第一层PDMS膜的厚度为100um。所述PCET模板的厚度为13um表面随机分布孔洞的孔径为5um。所述PCET模板采用二氯甲烷溶解法清除。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术的基于聚碳酸酯模板法制备柔性电容传感器的方法，操作简单、成本较低、对实验操作环境的要求较低，其能够实现在柔性介电层上制备柱状微结构，从而实现柔性电容传感器灵敏度的提高，为柔性传感器微结构的制备工艺开辟了新的道路。附图说明图1为本专利技术提供的基于聚碳酸酯模板法制备柔性电容传感器的方法的流程示意图；图2为本专利技术提供的基于聚碳酸酯模板法制备柔性电容传感器的方中所用聚碳酸酯(PCTE)模板的示意图；图3为本专利技术提供的基于聚碳酸酯模板法制备柔性电容传感器的方所制备出具有柱状微结构的电容传感器的立体示意图；图中：1为厚度为200um的第一层PDMS膜，2为具有两层PDMS膜的初步介电层，3为具有随机分布的孔径相同的孔洞的PCTE模板，4为为镶嵌在PCTE模板中的PDMS柱体，5为柱状微结构，6为具有柱状微结构的PDMS介电层，7为随机分布于PCET模板上的孔径相同的孔洞；8为柔性电容传感器的上极板，9为柔性电容传感器的下极板。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。在本专利技术中，所述柔性电容传感器由三部分构成，在电介质层上下的两个电极以及中间具有柱状微结构的PDMS介电层。如图1所示，本专利技术基于模板法制备银纳米线嵌入PDMS柔性电容传感器的方法，包括以下步骤：S101,将电介质材料PDMS气泡后匀在载玻片上，经过固化后得到第一层PDMS膜，在第一层PDMS膜上继续匀电介质材料PDMS，得到第二层PDMS膜，形成PDMS样品；这两层PDMS膜共同构成电容传感器的初步介电层；优选的，所述第一层PDMS膜的厚度为200um，所述第一层PDMS膜的厚度为100um，第二层PDMS膜用于制备介电层中的柱状微结构，它是在第一层PDMS膜的基础上继续匀一层PDMS得到，且不进行其他的任何处理。S102,将表面具有一定高度的孔洞的PCET模板放在第二层PDMS膜上，对该PCET模板与PDMS样品抽真空处理，用气压使未固化的PDMS进入PCET模板的孔洞里，固化后在PDMS样品上稳定的形成柱状微结构；由于PCET模板上的孔洞具有一定的高度，因此，将样品再一次经过固化后，即可在PDMS上稳定的形成柱状微结构。可以根据传感器所要达到的灵敏度的不同来选取厚度不同、孔径不同的PCTE模板。优选的，所述PCET模板的厚度为13um表面随机分布孔洞的孔径为5um。S103,洗除PCTE模板，形成具有柱状微结构的PDMS介电层；优选的，所述PCET模板采用二氯甲烷溶解法清除，由于二氯甲烷具有极强的溶解能力，因此，在保持PDMS柱状微结构不被破坏的同时，使用二氯甲烷试剂用于将PCTE模板洗除，使得样品仅由柱状PDMS和PDMS膜构成且不会破坏PDMS的结构。这样，具有柱状微结构的电容传感器介电层制备完毕。S104,在具有柱状微结构的PDMS介电层的上下端分别装配由嵌有AgNWs的PDMS导电膜形成的上电极及下电极，完成银纳米线嵌入PDMS柔性电容传感器制作。需要说明的是，该电容器的上下电极由ITO/PET(氧化铟锡/聚对苯二甲酸)导电膜构成。其中，ITO导电膜是采用磁控溅射的方法，在透明ITO导电膜镀层并经高温退火处理得到。由于ITO/PET导电膜可以很好地固定在制备好的介电层上，不易脱落，具有很好的稳定性，因此选用ITO/PET导电膜充当电极。与现有技术相比较，本专利技术具有以下的有益技术效果：1.操作简单，使用PCTE模板制备柱状结构不需要复杂的光刻工艺，实验步骤简单、易操作；2.对操作环境的要求较低，本专利技术在使用和洗除PCTE模板时均不需要超净环境，普通实验环境即可完成实验；3.成本低，本专利技术使用的PCTE模板以及洗除模板的二氯甲烷试剂均为实验中常用的平价材料。4.灵敏度高，本专利技术制备的柱状微结构具有很大的可压缩性，可以很大程度地提高柔性电容传感器的灵敏度；以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出的是，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于聚碳酸酯模板法制备柔性电容传感器的方法，其特征在于，包括步骤：/n将电介质材料PDMS匀在载玻片上，固化后得到第一层PDMS膜，在第一层PDMS膜上继续匀电介质材料PDMS，得到第二层PDMS膜，形成PDMS样品；/n将表面具有一定高度的孔洞的PCET模板放在第二层PDMS膜上，对该PCET模板与PDMS样品抽真空处理，用气压使未固化的PDMS进入PCET模板的孔洞里，固化后在PDMS样品上形成柱状微结构；/n洗除PCTE模板，形成具有柱状微结构的PDMS介电层；/n在具有柱状微结构的PDMS介电层的上下端分别装配ITO/PET导电膜形成的上电极及下电极，完成柔性电容传感器制作。/n

【技术特征摘要】
1.基于聚碳酸酯模板法制备柔性电容传感器的方法，其特征在于，包括步骤：
将电介质材料PDMS匀在载玻片上，固化后得到第一层PDMS膜，在第一层PDMS膜上继续匀电介质材料PDMS，得到第二层PDMS膜，形成PDMS样品；
将表面具有一定高度的孔洞的PCET模板放在第二层PDMS膜上，对该PCET模板与PDMS样品抽真空处理，用气压使未固化的PDMS进入PCET模板的孔洞里，固化后在PDMS样品上形成柱状微结构；
洗除PCTE模板，形成具有柱状微结构的PDMS介电层；
在具有柱状微结构的PDMS介电层的上下端分别装配I...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹强，马卓敏，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12