一种双模柔性传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种双模柔性传感器，包括层压在一起的应力传感单元、温度传感单元和位于两层传感单元之间的介电层；所述应力传感单元位于温度传感单元下方，应力传感单元从底至上依次设置底层柔性衬底、下电极层和应力复合薄膜层；所述温度传感单元从上至下依次设置顶层柔性衬底、上电极层和热敏复合薄膜层；其中上电极层和下电极层分别连接引线，实现整个传感器的信号传递。本装置兼顾温度、应力多重检测能力，采用等效神经网络结构实现电极层的设计，加强信号间的传导速率，提高柔性传感器的敏感度，避免信号串扰，提高测量的准确度。提高测量的准确度。提高测量的准确度。

【技术实现步骤摘要】
一种双模柔性传感器


[0001]本技术属于传感器
，具体涉及一种双模柔性传感器。

技术介绍

[0002]随着电子技术的发展，人们对高性能柔性传感器的需求也在不断增加。现有的大多数测温度或者应力的柔性传感器一般只能单独识别其中的一种信号，但这种单一模式传感器不能为传感系统提供足够的信息，因此需要开发具有不同模式的多功能柔性传感器来监测和区分各种外部刺激。
[0003]现有的多功能柔性传感器大多数采用多个单独的传感器分区或层叠阵列到同一个柔性传感器上，每个传感器采用置于中间的敏感层，位于两侧的电极层以及上下的柔性衬底组成，这会导致集成难度大，器件结构复杂，不利于小型化发展；并且敏感层传感材料单一，性能不稳定，测量范围小、敏感度底。还有一种方法是通过设计单一结构上涂敷多功能材料，实现多刺激传感，以降低结构的复杂度，但由于传感机制单一会发生信号串扰，影响传感器灵敏度。

技术实现思路

[0004]本技术的目的是提供一种双模柔性传感器，结构简单，对外界刺激敏感，且信号间不易串扰。
[0005]本技术采用的技术方案是，一种双模柔性传感器，包括层压在一起的应力传感单元、温度传感单元和位于两层传感单元之间的介电层；所述应力传感单元位于温度传感单元下方，应力传感单元从底至上依次设置底层柔性衬底、下电极层和应力复合薄膜层；所述温度传感单元从上至下依次设置顶层柔性衬底、上电极层和热敏复合薄膜层；其中上电极层和下电极层分别连接引线，实现整个传感器的信号传递。
[0006]优选地，所述上电极层和下电极层呈等效神经导电网络结构，厚度为10
‑
20μm。
[0007]优选地，所述介电层上均匀间隔预定距离径向开设槽孔，所述槽孔呈哑铃状。
[0008]优选地，所述应力复合薄膜层采用MXene
‑
CNTs应力复合薄膜制备，其厚度为100
‑
200μm。
[0009]优选地，所述热敏复合薄膜层采用PEDOT:PSS
‑
CNTs
‑
石墨烯热敏复合薄膜制备，其厚度为100
‑
300μm。
[0010]优选地，所述上电极层的引线按X轴方向摆放，下电极层的引线按Y轴摆放。
[0011]本技术设计的垂直层叠式结构温度
‑
应力双模柔性传感器，该传感器，包括层压在一起的应力传感单元和温度传感单元以及位于两层传感单元间的介电层。上层传感单元从底至上依次为由聚(3 ,4
‑
乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT：PSS)聚合物、碳纳米管（CNTs）和石墨烯材料组成的热敏复合薄膜、等效神经网络结构的上电极层、顶层柔性衬底。下层传感单元从底至上依次为底层柔性衬底、等效神经网络结构的下电极层、由MXene、CNTs材料组成的应力复合薄膜。上层传感单元的PEDOT:PSS
‑
CNTs
‑
石墨烯热敏复合
材料薄膜对温度信号进行响应，下层传感单元的MXene
‑
CNTs应力复合材料薄膜对应力变化进行响应，结合上下层的等效神经网络电极层进行导电，实现温度
‑
应力双功能的同时感应和输出。
[0012]相较现有技术，本技术的有益效果是：
[0013]1）兼顾温度、应力多重检测能力，其中温度传感通过温差电动势大小反应，应力传感通过电阻大小反应，传感机制不同，便于温度、应力解耦，避免信号串扰，提高测量的准确度；
[0014]2）采用等效神经网络结构实现电极层的设计，加强信号间的传导速率，提高柔性传感器的敏感度，同时简化传感器的组装步骤，降低生产成本；
[0015]3）上电极层、下电极层组成等效神经导电网络结构，实现整个传感器内部的信号传递；两个传感单元间夹贴一层介电层，以重新分配电子，优化信号传输；
[0016]4）将多种具有优异性能的材料进行组合，增强柔性传感器的机械强度以及提高柔性传感器的传感性能；
[0017]5）SiC薄膜两面都刻蚀成倒梯型结构，最终形成倒梯型哑铃结构的介电层结构，该结构具有高热导率和高电子迁移率的优点，有利于上下反应层信号的传输，提高柔性传感器的灵敏度；
[0018]6）结构上进行垂直层叠式设计，达到轻量化、微小型的目的。
附图说明
[0019]图1为本技术结构示意图；
[0020]图2为本技术上电极层和下电极层结构示意图；
[0021]图3为介电层结构示意图；
[0022]图中标注：1、底层柔性衬底，2、下电极层3、应力复合薄膜层，4、介电层，41、槽孔，5、热敏符合薄膜层，6、上电极层，7、顶层柔性衬底。
具体实施方式
[0023]以下将结合说明书附图对本技术进一步解释说明，以便于本领域专业技术人员更好地理解。
[0024]实施例1
[0025]本装置通过热敏复合薄膜温差电动势大小随温度变化一致的特性，以及应力复合薄膜的电阻随应力变化一致的特性，通过等效神经导电网络结构的输入输出，同时实现温度、应力的传感。
[0026]如图1
‑
2所示，一种双模柔性传感器，包括层压固定连接在一起的应力传感单元、温度传感单元和位于两层传感单元之间的介电层4；所述应力传感单元从底至上依次设置底层柔性衬底1、下电极层2和应力复合薄膜层3；所述温度传感单元从上至下依次设置顶层柔性衬底7、上电极层6和热敏复合薄膜层5；其中上电极层6和下电极层2分别连接引线，实现整个传感器的信号传递。
[0027]在本实施例中，所述顶层柔性衬底7和底层柔性衬底1为采用PDMS溶液旋涂制备的PDMS柔性衬底，其厚度为100μm
‑
300μm。
[0028]所述上电极层6和下电极层2呈等效神经导电网络结构，厚度为10
‑
20μm。等效神经导电网络结构主要由上电极层6和下电极层2以及位于上下电极层间的导电复合薄膜组成。当通电时，导电复合薄膜中突起的纳米片与上层电极接触，形成多个刺激电极，又通过参杂在导电复合薄膜中的一维导电材料网络连通到下层的电极，形成一个完整的导电通路。其微观结构的等效神经网络可分为3个网络层，分别是输入层，隐藏层和输出层，每个网络层都包含有多个神经元，每个神经元都会跟相邻的前一个层的神经元有连接，实现电路输入输出的闭合传导。
[0029]所述介电层4上均匀间隔预定距离径向开设槽孔41，所述槽孔41呈哑铃状，该结构具有高热导率和高电子迁移率的优点，有利于上下反应层信号的传输，提高柔性传感器的灵敏度。
[0030]所述上电极层6的引线按X轴方向摆放，下电极层2的引线按Y轴摆放，方便外围电路导线连接。
[0031]进一步的，所述应力复合薄膜层3采用MXene
‑
CNTs应力复合薄膜制备，其厚度为100
‑
200μm；当底层柔性衬本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双模柔性传感器，其特征在于，包括层压在一起的应力传感单元、温度传感单元和位于两层传感单元之间的介电层（4）；所述应力传感单元位于温度传感单元下方，应力传感单元从底至上依次设置底层柔性衬底（1）、下电极层（2）和应力复合薄膜层（3）；所述温度传感单元从下至上依次设置热敏复合薄膜层（5）、上电极层（6）和顶层柔性衬底（7）；其中上电极层（6）和下电极层分别连接引线，实现整个传感器的信号传递。2.根据权利要求1所述的一种双模柔性传感器，其特征在于，所述上电极层（6）和下电极层（2）呈等效神经导电网络结构，厚度为10
‑
20μm。3.根据权利要求1所述的一种双模柔性传感器，其特征在于，所述介电层（4）上均匀间隔预定...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄兆岭，黄彩萍，边宇宇，赵国琳，龚雨兵，张国旗，杨道国，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：新型
国别省市：