[发明专利]一种柔性透明自驱动传感阵列结构及其制备方法及系统

说明书

本发明公开了一种柔性透明自驱动传感阵列结构及其制备方法及系统，所述结构包括：从上到下依次为：封装层、第一导电层、支撑层、摩擦层、第二导电层、封装层；支撑层上设有若干镂空区域，在外力作用于结构上时，第一导电层部分穿过镂空区域与摩擦层接触摩擦，当无外力作用于结构时，第一导电层与摩擦层处于分离状态；第一导电层与支撑层接触，支撑层与摩擦层接触，摩擦层与第二导电层接触，封装层对第一导电层、和第二导电层进行封装保护；所实现的器件具有良好的透明性，柔展性和自驱动特性。

技术领域

本发明涉及柔性透明穿戴式轨迹识别传感阵列领域，具体地，涉及一种具有轨迹识别功能的柔性透明自驱动传感阵列及其制备方法及阵列轨迹识别系统。

背景技术

随着智能时代及机器智能化时代的来临，大量的柔性穿戴设备涌现，无论是用于人体本身增强对现实世界的感知能力还是用于机器实现人体感知环境的能力，都对目前的穿戴设备提出了很多新的要求。

传统电子器件的按键或者一些能够实现区块识别的器件(如用点读机专用的笔点击书本上的文字、图画、数字等内容，机器就会发出相对应的声音)，需要制作单独的按键或者区域识别模块。而对于柔性穿戴设备，由于对器件本身轻薄以及可贴附性的要求，使得柔性穿戴设备中的按键或者一些能够实现区块识别功能的器件需要与柔性穿戴设备本身复合，而不能够去制作单独的按键或者区域识别模块。

发明内容

本发明提出了一种具有轨迹识别功能的柔性透明自驱动传感阵列及其制备方法，所实现的器件具有良好的透明性，柔展性和自驱动特性。良好的柔展性可以使其较好地贴合于人体皮肤或者一些其他的柔性器件，其自驱动特性也使得器件本身不需要任何外加的电源供电即可工作，通过外部作用力摁压器件就可以实现摩擦发电，因此其还具有潜在的为其他元件供电的发展潜力。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种具有轨迹识别功能的柔性透明自驱动传感阵列，包括：从上到下依次为：封装层、第一导电层、支撑层、摩擦层、第二导电层、封装层；支撑层上设有若干镂空区域，在外力作用于结构上时，第一导电层部分穿过镂空区域与摩擦层接触摩擦，当无外力作用于结构时，第一导电层与摩擦层处于分离状态；第一导电层与支撑层接触，支撑层与摩擦层接触，摩擦层与第二导电层接触，封装层对第一导电层、和第二导电层进行封装保护。

其中，摩擦层为硅橡胶摩擦层，支撑层为硅橡胶支撑层，第一导电层和第二导电层均为ITO导电层，封装层为PET封装层。

本发明中采用的硅橡胶摩擦层和硅橡胶支撑层都是采用的ECOFLEX系列硅橡胶。

本发明中采用的ITO(掺锡的氧化铟)薄膜是一种利用半导体材料制备而成的透明导电薄膜，具有高电导率，高可见光透过率(90％)，高机械稳定性和良好的化学稳定性。通过激光胶刻蚀法在ITO上实现图形化的制备，从而实现我们需要的轨迹识别功能。

ECOFLEX系列硅橡胶是一种超软铂金硅橡胶，在室温下可自然固化，收缩率小、粘度低、流动性好、优良的耐高温性，其温度可达300℃～500℃。最重要的是，固化后的硅橡胶非常柔软具有良好的柔展性，同时非常坚固，拉伸其原始尺寸的数倍而不会撕裂，并且会在没有变形的情况下回弹到其原始形状；高抗拉、抗撕裂力，可翻模次数多。

本发明的轨迹识别阵列的每一个阵列单元同时也是一种自驱动的纳米摩擦发电机，其本身可以作为一种微能源的采集装置。其产生纳米摩擦微能源的工作机理是：在外部存在作用力摁压器件时，器件的第一导电层与器件的硅橡胶摩擦层相互接触，由于两种材料对电子的吸附能力的不同，当外部压力撤去，器件的第一导电层与器件的硅橡胶摩擦层分离，由于摩擦起电，器件的第一导电层带上正电荷，器件的硅橡胶摩擦层带上负电荷，同时器件的第一导电层本身作为导电层带上正电荷，器件的第二导电层带上负电荷，这样就形成了一个电势差。当在外部电路中将器件的第一导电层与器件的第二导电层连接时，便形成了电流产生了电信号。其输出电压的大小随着外部施加压力的大小和频率会发生变化，变化的范围在几伏特到几十伏特不等。