可测量水下横流的柔性压力传感器及其制作与测量方法技术

提供一种可测量水下横流的柔性压力传感器，其玻璃基片上设置有至少1片柔性压力传感芯片；柔性压力传感芯片由PDMS与导电石墨烯复合材料浇铸而成,石墨烯以导电纳米颗粒混合入PDMS中；柔性压力传感芯片的柔性基片上面设置由多片凸筋排列形成的凸筋陈列,每片凸筋呈不对称的形状；凸筋陈列的两侧分别设置有导电Ag工作电极块及其引出线；本发明专利技术利用柔性导电料受压变形会引起电阻值变化的原理；采用MEMS加工技术，用硅基片制成凸模具,利用凸模具浇筑成凹模具，石墨烯和PDMS混合物在凹模具中浇筑成型，后磁控溅射形成导电Ag工作电极块得到柔性压力传感芯片；使用前先进行标定，获得标定函数关系后，就可以在现场测量。

【技术实现步骤摘要】
可测量水下横流的柔性压力传感器及其制作与测量方法
本专利技术涉及流体压力测量与传感器
，具体涉及一种可测量水下横流的柔性压力传感器及其制作方法与测量方法。
技术介绍
侧线系统是鱼的神经系统,生长在体侧的鳞片上,称为侧线鳞,两侧各有一条。当海洋的波涛拍击着礁石险滩，引起水流和振动频率的改变，鱼的侧线就能及时地觉察这些变化，准确地改变自己游动的方向，安全地绕过暗礁和险滩。模仿鱼的侧线系统，是否可以设计一款能判断水流流向的芯片传感器。柔性压力传感器是近几年压力传感器的热门领域，因为其较高的灵敏度特性和柔软特性，现在大多数都是应用在电子皮肤和医疗等领域，所以我们的想法是利用柔性传感器的形变特点，制作出能随压力发生明显形变的方向式芯片传感器。柔性压力传感器的原理就是利用填充物质的物理导电性，不同的形变会影响导电颗粒的传播途径，所以如果我们对芯片施加左、右两种不同方向的压力，会产生两个不一样的灵敏度曲线，避免了传统压力传感器只能将压力作用于膜片上所产生的单一的灵敏度曲线。使用有机柔性材料或者其它结构的柔性传感器因为具有较为广阔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可测量水下横流的柔性压力传感器，包括玻璃基片(1)，其特征在于，所述玻璃基片(1)上设置有至少1片柔性压力传感芯片(2)；所述柔性压力传感芯片(2)由PDMS与导电石墨烯复合材料浇铸而成, 所述石墨烯以导电纳米颗粒混合入 PDMS中；所述柔性压力传感芯片(2)包括柔性基片(3), 所述柔性基片(3)上面设置由多片凸筋(4)排列形成的凸筋(4)陈列,每片凸筋(4)按使用时水流经过方向呈不对称的形状；所述凸筋(4)陈列的两侧分别设置有导电Ag工作电极块(5)及其引出线。/n

【技术特征摘要】
1.一种可测量水下横流的柔性压力传感器，包括玻璃基片(1)，其特征在于，所述玻璃基片(1)上设置有至少1片柔性压力传感芯片(2)；所述柔性压力传感芯片(2)由PDMS与导电石墨烯复合材料浇铸而成,所述石墨烯以导电纳米颗粒混合入PDMS中；所述柔性压力传感芯片(2)包括柔性基片(3),所述柔性基片(3)上面设置由多片凸筋(4)排列形成的凸筋(4)陈列,每片凸筋(4)按使用时水流经过方向呈不对称的形状；所述凸筋(4)陈列的两侧分别设置有导电Ag工作电极块(5)及其引出线。


2.如权利要求1所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述柔性压力传感芯片(2)的每片凸筋(4)的同一侧设置有斜坡(6)。


3.如权利要求3所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述玻璃基片(1)上设置有2片如权利要求1或2所述的柔性压力传感芯片(2)，所述2片柔性压力传感芯片(2)按使用时水流经过方向呈前后间隔排列。


4.一种柔性压力传感器的制作方法，包括先制作柔性压力传感芯片(2)，后将制作好的柔性压力传感芯片(2)贴合至玻璃基片(1)上；其特征在于，制作柔性压力传感芯片(2)的过程包括其成型模具的制作与成型材料的制作；其成型模具的制作采用MEMS加工技术，包括先按目标物形状用硅基片(7)，制备成凸模具(17),再在凸模具(17)结构面上用有机成型料浇筑成型，所述有机成型料为具有加热能固化成型黏稠液体，待其成型后脱模获得凹模具(18)，后将脱模的凹模具(18)加热固化后，在其结构槽表面溅射一层金属层；其成型材料的制作为石墨烯和PDMS混合物的制备；后将石墨烯和PDMS混合物倒入凹模具(18)中浇筑成型，待其成型后脱模，再在真空干燥箱中烘干固化后脱模剥离，得到由石墨烯和PDMS混合物成型的柔性压力传感芯片(2)的半成品，最后采用磁控溅射工艺，在凸筋(4)陈列的两侧分别进行真空沉积，形成导电Ag工作电极块(5)，并用银糊浇铸形成用于将每个电极与外接导线连接的引出线，得到完整的柔性压力传感器。


5.如权利要求4所述的柔性压力传感芯片(2)的制作方法，其特征在于，所述有机成型料选用PDMS，所述凸模具(17)与凹模具(18)的制作过程包括以下步骤：
步骤一、选择表面为(100)晶面的单面抛光硅片作为硅基片(7)的原材料，硅片表面平整度小于1um，对其表面进行氧化处理，形成氧化硅层(8)；
步骤二、在已形成氧化硅层后的基片正面甩涂光刻胶层，形成光刻胶层(9)；
步骤三、光刻显影，在氧化硅层上制备出多个窗口(10)；
步骤四、用BOE腐蚀液湿法刻蚀氧化硅层，制备出腐蚀窗口(11)；
步骤五、用H2SO4与H2O2混合溶液去除表面光刻胶层(9)；
步骤六、采用30%KOH腐蚀液，在50℃的温度条件下，对硅基片实施各向异性湿法刻蚀，制备出多个微米尺寸的锥形沟道(12)，通过控制腐蚀速率和腐蚀时间使锥形沟道(12)的深度达到设定值；
步骤七、继续采用H2SO4与H2O2混合溶液去除氧化硅层(8)；
步骤八、对多个锥形沟的其中一边表面进行氧化处理，制备厚度均匀的单边氧化层(13)；...

【专利技术属性】
技术研发人员：金庆辉，车啸婷，尹加文，郜晚蕾，赵雪飞，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33