[发明专利]一种微型压力变色传感器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种微型压力变色传感器及其制备方法，包括柔性基底、微型宽带光源和微米光波导，所述微型宽带光源和微米光波导封装于柔性基底内，所述微米光波导具有输入端、输出端和环形腔，所述环形腔位于输入端和输出端之间，所述微米光波导的输入端对应放置于微型宽带光源的有源区出光面。本发明的微型压力变色传感器极大地压缩了器件尺寸、提高了集成度并降低了成本，具有结构简单、灵敏度高、显色丰富等特点。

技术领域

本发明涉及压力传感器领域，特别是涉及一种微型压力变色传感器及其制备方法。

背景技术

压力传感器作为感应环境压力变化的检测装置，在生产实践、高精度测量、医学诊断等诸多方面发挥着重要的作用。一般利用颜色的变化直观显示出所受压力的大小，同时根据反馈的信息调节出合适的环境压力，因此，压力变色传感器在可交互穿戴设备、生物医疗、智能机器人等方面拥有巨大的应用前景。

现有的压力变色传感器通常由两个部分组成，即弹性微结构聚合材料单元和弹性电致变色材料单元，前者通过压力改变电压，后者通过电压改变颜色，整体结构较为复杂且成本较高；同时，输出显示的颜色种类较少。而随着科技的发展及各种器件的高度集成，在人机交互以及生物医疗等方面，对感应压力变化的颜色显示种类提出了更高的要求。显然，如何得到高灵敏度的压力传感器，满足机器视觉、医学诊断等方面的应用，成为压力变色传感器微型化研究过程中一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的压力变色传感器所存在的不足之处，提出了一种高灵敏度、显示颜色种类多、低成本的微型压力变色传感器及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种微型压力变色传感器，包括柔性基底、微型宽带光源和微米光波导，所述微型宽带光源和微米光波导封装于柔性基底内，所述微米光波导具有输入端、输出端和环形腔，所述环形腔位于输入端和输出端之间，所述微米光波导的输入端对应放置于微型宽带光源的有源区出光面。

进一步的，所述环形腔为结型环形腔。

进一步的，所述柔性基底包括基片和盖片，所述微型宽带光源与微米光波导固装于基片上，所述盖片覆设于基片上。

进一步的，所述环形腔的直径尺寸范围为40～200μm。

进一步的，所述柔性基底为石墨烯基底。

进一步的，所述微米光波导的直径为2～10μm，其长度为1～3cm。

进一步的，所述微米光波导为微米光纤或高分子聚合物微米线。

进一步的，所述微型宽带光源为白光二极管。

一种微型压力变色传感器的制备方法，取一根微米光波导，在光学显微镜下，通过微纳操作在微米光波导上制作出环形腔；再将微米光波导的输入端对应放置于一微型宽带光源的有源区出光面以输入宽带光，使微米光波导的输出端输出相应的单色光；最后，采用柔性基底对所述微米光波导和微型宽带光源进行封装。

进一步的，所述通过微纳操作在微米光波导上制作出环形腔是指通过微纳操作将微米光波导打结形成所述环形腔

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、本发明采用微型宽带光源作为输入光源，将具有环形腔的微米光波导的输入端放置于微型宽带光源的有源区出光面，并采用柔性基底进行封装，在受到不同微小压力的情况下微米光波导的输出端能够显示不同的颜色，从而较大程度地压缩了器件的尺寸、提高了集成度并降低了成本，具有结构简单、灵敏度高、显色丰富等特点，在可交互穿戴设备、智能机器人、生物医疗等领域具有广阔的应用前景。