十字形双向柔性应变传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种十字形双向柔性应变传感器。十字形双向柔性应变传感器，包括：柔性基底，所述柔性基底为十字形柔性基底；石墨烯网槽，所述石墨烯网槽设在所述柔性基底上表面；石墨烯桥，所述石墨烯桥设在所述柔性基底上表面，且所述石墨烯桥与所述石墨烯网槽相连；石墨烯导电层，所述石墨烯导电层设在所述石墨烯网槽和所述石墨烯桥的表面；电极，所述电极设在所述柔性基底的外侧，且所述电极与所述石墨烯导电层之间通过导线连接。本实用新型专利技术实施例的十字形双向柔性应变传感器能够针对性地同时测量横向及纵向应变，且拉伸性好。且拉伸性好。且拉伸性好。

【技术实现步骤摘要】
十字形双向柔性应变传感器


[0001]本技术涉及传感器
，具体涉及一种十字形双向柔性应变传感器。

技术介绍

[0002]柔性应变传感器可用于测量发生应变方向的应变数值大小及方向，而在实际应用过程中，依据正交分解的原理，往往需要同时测量横向及纵向应变。现有的柔性应变传感器无法针对性地同时实现横向应变及纵向应变的测量，且拉伸性能普遍较差，识别灵敏度较低。
[0003]目前的柔性应变传感器有网格式柔性应变传感器和针织柔性传感器，网格式柔性应变传感器为四边形及六边形网格式柔性应变传感器，其缺点在于无法良好地同时测量横向、纵向应变。针织柔性传感器，可以编织在服装上分别测量双向拉伸条件下纵、横方向的应变，但是其主要用于编制在针织物中，因而所采用的材料为导电纱线、弹性纱线及普通纱线，这不仅限制了其应用领域，更导致其耐久度的降低，易受磨损，更存在潜在漏电的风险，不适于常规环境中的应用。

技术实现思路

[0004]本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本技术的实施例提出一种十字形双向柔性应变传感器，能够针对性地同时测量横向及纵向应变。
[0005]根据本技术实施例的十字形双向柔性应变传感器，包括：柔性基底，所述柔性基底为十字形柔性基底；石墨烯网槽，所述石墨烯网槽设在所述柔性基底上表面；石墨烯桥，所述石墨烯桥设在所述柔性基底上表面，且所述石墨烯桥与所述石墨烯网槽相连；石墨烯导电层，所述石墨烯导电层设在所述石墨烯网槽和所述石墨烯桥的表面；和电极，所述电极设在所述柔性基底的外侧，且所述电极与所述石墨烯导电层之间通过导线连接。
[0006]本技术实施例的十字形双向柔性应变传感器能够针对性地同时测量横向及纵向应变，且拉伸性好。
[0007]可选地，所述石墨烯网槽有多个，所述石墨烯网槽的横截面为正方形，且所述石墨烯网槽的边长为35μm。
[0008]可选地，所述柔性基底包括四个凸板，相邻两个所述凸板之间相互垂直，，且四个所述凸板的长度一致，四个所述凸板的宽度也都一致。
[0009]可选地，所述柔性基底的总长度与总宽度均为10mm，每个所述凸板的宽度均为100μm。
[0010]可选地，每个所述凸板中设置两排所述石墨烯网槽，两排所述石墨烯网槽沿所述凸板的长度方向设置，四个所述凸板的交汇处设置四个所述石墨烯网槽。
[0011]可选地，两排所述石墨烯网槽之间的距离为10μm，且所述石墨烯网槽与所述凸板的边缘之间的距离均为10μm。
[0012]可选地，所述石墨烯桥有多个，每个所述石墨烯桥设在相邻两个所述石墨烯网槽之间，所述石墨烯桥的宽度为10μm。
[0013]可选地，所述电极包括两个正电极和两个负电极，所述正电极和所述负电极设在所述凸板短边的外侧。
[0014]可选地，所述正电极和所述负电极均通过导线与所述石墨烯网槽中的所述石墨烯导电层连接。
[0015]可选地，所述石墨烯导电层为石墨烯墨水。
附图说明
[0016]图1是本技术实施例的十字形双向柔性应变传感器的结构示意图。
[0017]图2是本技术实施例的十字形双向柔性应变传感器的剖面图。
[0018]附图标记：
[0019]正电极1；负电极2；石墨烯网槽3；石墨烯桥4；柔性基底5；凸板51；导线6。
具体实施方式
[0020]下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
[0021]如图1
‑
图2所示，根据本技术实施例的十字形双向柔性应变传感器，包括：柔性基底5、石墨烯网槽3、石墨烯桥4、石墨烯导电层和电极。柔性基底5为十字形柔性基底，柔性基底5通过激光雕刻工艺裁剪为十字形，柔性基底5采用PDMS材料制作；柔性基底5的十字形结构能够同时针对性地测量横向及纵向应变。
[0022]石墨烯网槽3设在柔性基底5上表面，石墨烯桥4也设在柔性基底5上表面，且石墨烯桥4与石墨烯网槽3相连；石墨烯网槽3和石墨烯桥4通过光刻工艺蚀刻于柔性基底5上，从而能够一定程度上提高柔性应变传感器的拉伸性，实现灵敏度的提高。
[0023]石墨烯导电层设在石墨烯网槽3和石墨烯桥4的表面；石墨烯导电层为石墨烯墨水。石墨烯导电层通过旋转涂胶的方法依附在石墨烯网槽3和石墨烯桥4上，能保证其结构的稳定性。石墨烯导电层通过蒸发的方法在石墨烯网槽3和石墨烯桥4上固化。
[0024]电极设在柔性基底5的外侧，且电极与石墨烯导电层之间通过导线连接。
[0025]本技术实施例的十字形双向柔性应变传感器能够针对性地同时测量横向及纵向应变，且拉伸性好。
[0026]如图1
‑
图2所示，根据本技术实施例的十字形双向柔性应变传感器，包括：柔性基底5、石墨烯网槽3、石墨烯桥4、石墨烯导电层和电极。十字形的柔性基底5包括四个凸板51，相邻两个凸板51之间相互垂直，四个凸板51的长度一致，四个凸板51的宽度也都一致。
[0027]柔性基底5的总长度与总宽度均为10mm，每个凸板51的宽度均为100μm。
[0028]石墨烯网槽3有多个，石墨烯网槽3的横截面为正方形，且石墨烯网槽3的边长为35μ。
[0029]柔性基底5的每个凸板51中设置两排石墨烯网槽3，两排石墨烯网槽3沿凸板51的
长度方向设置，四个凸板51的交汇处设置四个石墨烯网槽3。
[0030]两排石墨烯网槽3之间的距离为10μm，且石墨烯网槽3与凸板51的边缘之间的距离均为10μm。
[0031]石墨烯桥4有多个，每个石墨烯桥4设在相邻两个石墨烯网槽3之间，石墨烯桥4的宽度为10μm。可选地，石墨烯桥4的长度不统一，但是石墨烯桥4的宽度都一样。
[0032]电极包括两个正电极1和两个负电极2，正电极1和负电极2设在柔性基底5的凸板51短边的外侧。正电极1和负电极2均通过导线6与石墨烯网槽3中的石墨烯导电层连接。
[0033]本技术实施例的十字形双向柔性应变传感器的制作过程，包括以下步骤：
[0034]步骤1：通过计算机绘图软件对预先选取的十字形柔性基底5进行激光裁切路径的绘制。
[0035]步骤2：通过光刻工艺，实现对掩模版上所要最终呈现在柔性基底5上的石墨烯导电层形状的蚀刻。
[0036]如图2所示，选取石英玻璃作为掩模版衬底的玻璃基板，采用铬进行蒸镀，并通过光阻旋涂、曝写、显影、蚀刻及去光阻，实现对掩模版上所要最终呈现在柔性基底上的石墨烯网槽和石墨烯桥的形状的蚀刻。其中，光刻胶采用EPG533,曝写所采用的光源为紫外线，显影液采用NaOH水溶液。
[0037]步骤3：将通过激光裁切工艺制备好的十字形柔性基底5放置在托盘上，并将带有十字形柔性基底5的托盘放置在旋转涂胶机上。
[0038]步骤4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种十字形双向柔性应变传感器，其特征在于，包括：柔性基底，所述柔性基底为十字形柔性基底；石墨烯网槽，所述石墨烯网槽设在所述柔性基底上表面；石墨烯桥，所述石墨烯桥设在所述柔性基底上表面，且所述石墨烯桥与所述石墨烯网槽相连；石墨烯导电层，所述石墨烯导电层设在所述石墨烯网槽和所述石墨烯桥的表面；和电极，所述电极设在所述柔性基底的外侧，且所述电极与所述石墨烯导电层之间通过导线连接。2.根据权利要求1所述的十字形双向柔性应变传感器，其特征在于，所述石墨烯网槽有多个，所述石墨烯网槽的横截面为正方形，且所述石墨烯网槽的边长为35μm。3.根据权利要求1所述的十字形双向柔性应变传感器，其特征在于，所述柔性基底包括四个凸板，相邻两个所述凸板之间相互垂直，且四个所述凸板的长度一致，四个所述凸板的宽度也都一致。4.根据权利要求3所述的十字形双向柔性应变传感器，其特征在于，所述柔性基底的总长度与总宽度均为10mm，每个所述凸板的宽度均为100μm。5.根据权利要求4所述的十字形双向柔性应变传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋一凡，念晨晨，石玉豪，聂帮帮，卫荣汉，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：新型
国别省市：