[发明专利]一种仿生毛状气流流速传感器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种仿生毛状气流流速传感器及其制备方法，所述传感器包括：依次设置的柔性基底薄膜、柔弹性聚合物薄膜、导电薄膜、微/纳米棒阵列；所述微/纳米棒阵列中的微/纳米棒的弹性模量大于所述柔弹性聚合物薄膜的弹性模量。由于在气流形成的外力作用下，微/纳米棒发生摆动，导电薄膜会发生形变，从而影响传感器整体电阻，根据电阻变化得到气流的流速。采用微/纳米棒阵列可以检测到较小的气流，从而提高了气流流速测量的精度。

技术领域

本发明涉及气体流速测量技术领域，尤其涉及的是一种仿生毛状气流流速传感器及其制备方法。

背景技术

目前市面上存在的流体流速传感器按工作原理可大致分为：机械式、热线式、多普勒光学式、电磁式等。但是以上的流体流速传感器均存在一定的缺陷，如机械式流速传感器检测精度低，装置大；热线式传感器则由于热线头长期裸露在介质中，会累积胶质积碳，影响测量精度。因此，现有技术中气体流速测量的精度较低，难以满足微弱气体的流速测量。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种仿生毛状气流流速传感器及其制备方法，旨在解决现有技术中气体流速测量的精度较低的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种仿生毛状气流流速传感器，其中，包括：依次设置的柔性基底薄膜、柔弹性聚合物薄膜、导电薄膜、微/纳米棒阵列；所述微/纳米棒阵列中的微/纳米棒的弹性模量大于所述柔弹性聚合物薄膜的弹性模量。

所述的仿生毛状气流流速传感器，其中，所述微/纳米棒的弹性模量是所述柔弹性聚合物薄膜的弹性模量的100倍以上。

所述的仿生毛状气流流速传感器，其中，所述柔性基底薄膜为聚酰亚胺薄膜、聚丙烯薄膜、聚酯薄膜、聚偏氟乙烯薄膜、聚乙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜中的一种或多种。

所述的仿生毛状气流流速传感器，其中，所述柔弹性聚合物薄膜为绝缘柔弹性聚合物薄膜。

所述的仿生毛状气流流速传感器，其中，所述柔弹性聚合物薄膜为聚二甲基硅氧烷薄膜、橡胶薄膜、环氧树脂薄膜、水凝胶薄膜中的一种或多种。

所述的仿生毛状气流流速传感器，其中，所述导电薄膜采用导电材料制成，所述导电材料包括：碳材料，金属纳米粒子，合金材料中的一种或多种。

所述的仿生毛状气流流速传感器，其中，所述碳材料包括：碳纳米管、炭黑、石墨烯、石墨炔；所述金属纳米粒子包括：金纳米粒子、银纳米粒子、铜纳米粒子；所述合金材料包括铝硼合金、铝铬合金、铁锰合金、铝铬钇合金、银铜钯合金。

所述的仿生毛状气流流速传感器，其中，所述微/纳米棒呈竖直毛杆状，所述微/纳米棒的长径比为50-150。

一种如上述任意一项所述的仿生毛状气流流速传感器的制备方法，其中，包括以下步骤：

提供一柔性基底薄膜；

在所述柔性基底薄膜上依次制备柔弹性聚合物薄膜和导电薄膜；

在所述导电薄膜上制备微/纳米棒阵列得到所述仿生毛状气流流速传感器。

所述的仿生毛状气流流速传感器的制备方法，其中，所述在所述导电薄膜上制备微/纳米棒阵列得到所述仿生毛状气流流速传感器，包括：

在所述导电薄膜制备掩膜版，通过水热反应在所述导电薄膜上生长微/纳米棒阵列得到所述仿生毛状气流流速传感器。

有益效果：由于在气流形成的外力作用下，微/纳米棒发生摆动，导电薄膜会发生形变，从而影响传感器整体电阻，根据电阻变化得到气流的流速。采用微/纳米棒阵列可以检测到较小的气流，从而提高了气流流速测量的精度。

附图说明