一种柔性压电三维传感阵列的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种柔性压电三维传感阵列的制作方法，包括如下步骤：使用高精度3D打印机分别打印出制作正极PDMS膜和负极PDMS膜的模具，其中模具的材料为聚乙烯醇；分别抽取50ml的PDMS和5ml的固化剂充分混合；将混合后的PDMS胶分别倒入两个模具中，放入真空干燥箱内加热1小时；PDMS凝固后，将两块模具放入去离子水中2小时，使以聚乙烯醇为材料制作的模具充分溶解；将导线与PVDF放入对应的PDMS膜内；使两块PDMS膜对准，确保每根负极导线分别对应3块PVDF膜，再将其通过等离子体键合机键合。该方法的加工步骤简洁，无需在PDMS的表面进行光刻等一系列步骤，节约材料，有利于柔性压电传感器的大规模生产。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性压电三维传感阵列的制作方法
本专利技术涉及一种柔性压电三维传感阵列的制作方法。
技术介绍
触觉感知功能重建是目前操作性假肢的一个研究热点，将触觉传感器放置于假肢的手指端，反馈操作物体时接触力的分布及其滑移信息；目前应用于假肢手的三位出具传感器主要是基于压阻式、电容式和压电式的，压阻式的三维触觉传感器的基底一般为硬性材料，无法随意弯曲，不能很好的进行阵列分布，精准的感知到每个点的接触信息；导电橡胶型的压阻三位触觉传感器虽然后柔性可弯曲的，但由于橡胶的动态性能不好，导致其无法对接触信号做出快速响应；压电式柔性三维触觉传感阵列，具有柔性可弯曲的特点，并且能对接触信号快速响应，但是目前位置，对柔性压电三位传感阵列的加工工艺过于复杂，需要较高的熟练程度，不利于批量化生产以及定制性生产。为解决上述问题，有必要研究一种结合3D打印工艺的压电式柔性三位传感阵列的加工方法，简化其加工步骤，实现批量化生产。
技术实现思路
为解决上述制备柔性压电传感器过程中存在的问题，本专利技术提供了一种柔性压电三维传感阵列的制作方法。该方法的加工步骤简洁，无需在PDMS的表面进行光刻等一系列步骤，节约材料，有利于柔性压电传感器的大规模生产。本专利技术采用如下技术方案：(1)通过3D打印机使用可溶解材料打出两个模具，其中一个用于制作放置压电薄膜及其正极导线的凹槽，另一个用于制作放置压电薄膜负极导线的凹槽。(2)用两根滴管分别抽取50ml的PDMS胶水和10ml的固化剂，将其搅拌均匀。(3)将搅拌均匀的混合剂倒入两个模具直到模具被完全填满；将两个模具放入真空干燥箱内，先对其进行抽真空处理，一共五次，每次五分钟；之后对其进行干燥处理。(4)将已烘干混合剂的两个模具取出，将其放入去离子水中，直到由可溶解材料打印出的模具完全溶解，取出两块带有装配导线和PVDF凹槽的PDMS薄膜。(5)将导线与PVDF分别放进对应的凹槽内；放置完成后，将两块带有导线和PVDF的PDMS薄膜进行对准，确保每根负极导线与3块PVDF连通。优选地，所述的模具材料为聚乙烯醇，放入去离子水中可自行溶解。优选地，将已倒入PDMS胶状物的两个模具放入真空干燥箱内进行干燥处理，加热温度为80°，加热时间1小时。优选地，将已被干燥处理的模具和PDMS放入去离子水中2小时，直到聚乙烯醇完全溶解。优选地，将带有PDMS膜的模具完全溶解后，将PVDF膜放入正极PDMS膜的正方形凹槽内，将正极导线分别放入对应的凹槽内。优选地，将3根负极导线分别放入负极PDMS膜中对应的凹槽内。优选地，将已经放置好PVDF膜和正极导线的正极PDMS膜和已放置好负极导线的负极PDMS膜进行对准，确保每根负极导线对应3块PVDF膜。优选地，将已对准的两块模具通过等离子体键合机进行键合。与现有的技术相比，本专利技术的有点在于：1、该种使用3D打印模具制造PDMS的正负极凹槽的方法无需使用光刻，节省了很多步骤，降低了对制造设备的要求和工艺的复杂性，有利于提高传感器的批量化生产。2、通过3D打印出来的模具制作两片带有正负极的PDMS薄膜，可以通过改变磨具的尺寸和构型得到不同位置的压电薄膜阵列，有利于实现特异性生产。附图说明图1是本专利技术的一种柔性压电三维传感阵列的制作方法过程示意图；图2是对应负极PDMS膜的模具；图3是对应正极PDMS膜的模具；其中，101为正极模具，102为负极模具，103为PDMS胶状物，104为正极PDMS膜，105为负极PDMS膜，106为已放置好导线和PVDF的正极PDMS膜，107为已放置好导线的负极PDMS膜，108为键合完成的柔性压电传感器；201为负极模具的外壳，202、203、204为制作负极导线凹槽的凸起；301为制作PVDF凹槽的凸起，302为正极模具的外壳，303、304为制作正极导线凹槽的凸起。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行说明。实施例1：1、在一个PVDF薄膜上下表面通过光刻等一系列步骤制作上下电极层；2、用两根滴管分别抽50ml的PDMS和5ml的固化剂，搅拌均匀，涂在PVDF的上下电极表面，室温静置24小时，形成上粘结层和下基底层。3、再将剩余混合好的PDMS胶状物放入真空干燥箱；首先进行抽真空处理，取出PDMS胶状物内的气泡；其次，将其倒入带有四棱台凹槽阵列的铝合金模具中；最后，将真空干燥想的温度设置为80℃，将其放入进去加热一小时。4、对制作出来的带有凸起的PDMS膜和PVDF的上粘结层进行氧离子活化，对准粘合在一起。实施例2：1、通过3D打印机打出两个模具，其中一个用于制作放置压电薄膜及其正极导线的凹槽，另一个用于制作放置压电薄膜负极导线的凹槽，其中，3D打印的材料为聚乙烯醇。2、用两根滴管分别抽取50ml的PDMS胶水和10ml的固化剂，将其搅拌均匀。3、将搅拌均匀的混合剂倒入两个模具直到模具被完全填满；将两个模具放入真空干燥箱内，先对其进行抽真空处理，一共五次，每次五分钟；之后对其进行干燥处理。4、将已烘干混合剂的两个模具取出，将其放入去离子水中2小时，直到由可溶解材料打印出的模具完全溶解，取出两块带有装配导线和PVDF凹槽的PDMS薄膜。5、带有PDMS膜的模具完全溶解后，将PVDF膜放入正极PDMS膜的正方形凹槽内，将正极导线分别放入对应的凹槽内；将3根负极导线分别放入负极PDMS膜中对应的凹槽内。6、最后，将已经放置好PVDF膜和正极导线的正极PDMS膜和已放置好负极导线的负极PDMS膜进行对准，确保每根负极导线对应3块PVDF膜，将已对准的两块模具通过等离子体键合机进行键合。实施例3：1、绘制正极导线-PVDF-负极导线模具，使用聚乙烯醇材料将其打印出来。2、用两个滴管分别取50ml的PDMS和5ml的固化剂，将其混合均匀搅拌。3、使用一个与柔性压电传感器大小一样的容器，在其底部铺满一层PDMS胶状物，将其放入真空干燥机抽真空，直到内部气泡完全消失。4、将模具对应正极导线的那一侧放入抽完气泡的PDMS胶状物内，轻轻按压，直到PDMS胶状物的表面与对应PVDF薄膜的模具上表面齐平。5、将其放入真空干燥箱内进行加热，加热温度为80℃，加热时间为1小时。6、将模具取出，放入对应的正极导线及PVDF，再将模具放入，轻轻按压，直到将模具挤压到第一次进行干燥处理时的位置，再倒入PDMS胶状物，位置与模具对应负极导线的上表面一致，再进行抽真空处理和干燥处理。7、将模具取出，放入对应的负极导线，之后再进行一次抽真空处理和干燥处理，加工完成。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性压电三维传感阵列的制作方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：/n(1)通过3D打印机使用可溶解材料打出两个模具，其中一个用于制作放置压电薄膜及其正极导线的凹槽，另一个用于制作放置压电薄膜负极导线的凹槽。/n(2)用两根滴管分别抽取50ml的PDMS胶水和10ml的固化剂，将其搅拌均匀。/n(3)将搅拌均匀的混合剂倒入两个模具直到模具被完全填满；将两个模具放入真空干燥箱内，先对其进行抽真空处理，一共五次，每次五分钟；之后对其进行干燥处理。/n(4)将已烘干混合剂的两个模具取出，将其放入去离子水中，直到由可溶解材料打印出的模具完全溶解，取出两块带有装配导线和PVDF凹槽的PDMS薄膜。/n(5)将导线与PVDF分别放进对应的凹槽内；放置完成后，将两块带有导线和PVDF的PDMS薄膜进行对准，确保每根负极导线与3块PVDF连通。/n(6)最后，通过等离子体键合机键合。/n

【技术特征摘要】
1.一种柔性压电三维传感阵列的制作方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
(1)通过3D打印机使用可溶解材料打出两个模具，其中一个用于制作放置压电薄膜及其正极导线的凹槽，另一个用于制作放置压电薄膜负极导线的凹槽。
(2)用两根滴管分别抽取50ml的PDMS胶水和10ml的固化剂，将其搅拌均匀。
(3)将搅拌均匀的混合剂倒入两个模具直到模具被完全填满；将两个模具放入真空干燥箱内，先对其进行抽真空处理，一共五次，每次五分钟；之后对其进行干燥处理。
(4)将已烘干混合剂的两个模具取出，将其放入去离子水中，直到由可溶解材料打印出的模具完全溶解，取出两块带有装配导线和PVDF凹槽的PDMS薄膜。
(5)将导线与PVDF分别放进对应的凹槽内；放置完成后，将两块带有导线和PVDF的PDMS薄膜进行对准，确保每根负极导线与3块PVDF连通。
(6)最后，通过等离子体键合机键合。


2.根据权利要求1所述的一种柔性压电三维传感阵列的制作方法，其特征在于，所述的模具材料为聚乙烯醇，放入去离子水中可自行溶解。


3.根据权利要求1所述的一种柔性压电...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘欢，李云鹏，王俊尧，孙功臣，陈星宇，孙琦，王锐，郎天鸿，崔博文，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22