[发明专利]基于聚酰亚胺基底微结构的柔性压力传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于聚酰亚胺基底微结构的柔性压力传感器的制备方法，其特征在于：基于聚酰亚胺基底微结构的柔性压力传感器的整体为薄膜结构，包括从下至上紧密贴合的下层柔性基底、力敏结构层和上层柔性封装层；所述下层柔性基底为聚酰亚胺薄膜，聚酰亚胺薄膜的上表面具有凸起的微结构阵列；所述力敏结构层从下至上包括下部电极层、柔性压阻材料层和上部电极层，柔性压阻材料层为一种或几种碳基纳米颗粒掺杂一种聚合物的压阻材料；具体步骤如下：

（1） 旋涂聚酰亚胺溶液于硅晶圆上，固化后得到聚酰亚胺薄膜；

（2）在聚酰亚胺薄膜的上表面旋涂光刻胶，经过光刻工艺后可形成光刻胶微结构阵列；以光刻胶微结构阵列作为掩膜，使用等离子体刻蚀工艺对聚酰亚胺薄膜上表面进行等离子体刻蚀加工，刻蚀气体使用O₂和SF₆，刻蚀结束后使用除胶液去除聚酰亚胺表面上的光刻胶，再丙酮清洗干净，制备成压力传感器的下层柔性基底；

（3）通过溅射或蒸镀技术在下层柔性基底的上表面上制造图案化金属电极，形成压力传感器的下部电极层；

（4）将一种或几种碳基纳米颗粒和一种聚合物在有机溶剂中混合均匀，旋涂碳基纳米颗粒/聚合物溶液于下层柔性基底上，加热固化后形成柔性压阻材料层；

（5）通过溅射或蒸镀技术在柔性压阻材料层的上表面上制造图案化金属电极，形成压力传感器的上部电极层；

（6）由柔性聚合物经过浇筑、旋涂固化或蒸镀工艺在力敏结构层上制备上层柔性封装层。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：微结构阵列中，微结构之间的间距为10~500 μm，微结构的横截面为矩形、梯形或穹顶形。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：下部电极层的材料为导电金属，下部电极层的厚度为100 ~1000 nm。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于： 柔性压阻材料层中的碳基纳米颗粒为石墨烯、碳纳米管或石墨纳米片； 聚合物为聚酰亚胺PI、聚氨酯PU、聚偏氟乙烯PVDF、苯乙烯系热塑性弹性体SBS或聚二甲基硅氧烷PDMS。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：上部电极层的材料为导电金属，上部电极层的厚度为100 ~1000 nm。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：上层柔性封装层的厚度为1~20 μm。