[发明专利]一种柔性触觉传感器阵列及其制备方法

权利要求书

1.一种柔性触觉传感器阵列，包括柔性基底和触觉传感阵列，其特征在于，所述触觉传感阵列包括N×M个触觉传感单元以及连接每个触觉传感单元的互联线网络；

所述的触觉传感单元为一个被共形的聚合物包裹封装的栅状金属箔，所述的栅状金属箔上集成了硬质微柱阵列；

所述互联线网络包括垂直交叉的N条行线和M条列线，在行线和列线的交叉点设有交叉绝缘垫，所述的行线与列线均被共形的聚合物包裹封装；

所述的触觉传感阵列键合在柔性基底上。

2.如权利要求1所述的柔性触觉传感器阵列，其特征在于，所述柔性基底的材料为聚二甲基硅氧烷。

3.如权利要求1所述的柔性触觉传感器阵列，其特征在于，所述栅状金属箔采用直线型栅状、矩波型栅状或波浪形栅状。

4.如权利要求1所述的柔性触觉传感器阵列，其特征在于，栅状金属箔由被共形的聚合物包裹封装的单层或多层金属构成，每层金属的厚度为5纳米-100微米。

5.如权利要求1所述的柔性触觉传感器阵列，其特征在于，所述栅状金属箔上包裹封装的聚合物材料为聚酰亚胺，聚合物包裹厚度为2微米-200微米。

6.如权利要求1所述的柔性触觉传感器阵列，其特征在于，所述硬质微柱阵列中的硬质微柱形状为长方体、圆柱体或锥体，材料为光固化树脂、光固化聚合物或光刻胶。

7.如权利要求1所述的柔性触觉传感器阵列，其特征在于，所述的交叉绝缘垫为1-5微米厚的聚酰亚胺。

8.一种如权利要求1～7任一所述的柔性触觉传感器阵列的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)采用PDMS液态预聚物，在硅片上通过旋涂和热固化制得特定厚度的柔性基底；

(2)采用微纳制造技术制备由触觉传感单元和互联线网络组成的触觉传感阵列；

(3)采用水溶转印技术将触觉传感阵列转移并键合到柔性基底上，最终得到所述的电阻式柔性触觉传感器阵列。

9.如权利要求8所述的柔性触觉传感器阵列的制备方法，其特征在于，步骤(2)的具体步骤为：

(2-1)将PI液态预聚物旋涂在硅片上并热固化制得PI底层；

(2-2)在PI底层上光刻、显影、金属镀膜和金属剥离后，制得矩波型栅状金属箔和互联线网络于PI底层上，期间要对互联线网络的交叉点进行绝缘处理；

(2-3)将PI液态预聚物旋涂于上述硅片，并热固化形成PI封装层，并通过干法刻蚀PI，使其与矩波型栅状金属箔和互联线网络共形，从而形成夹心结构；

(2-4)采用光敏环氧树脂预聚物，在夹心结构上通过光刻技术制得硬质微柱后，完成触觉传感阵列的制备；

(2-5)采用化学试剂浸泡的方式将触觉传感阵列从硅片上释放。

10.如权利要求8所述的柔性触觉传感器阵列的制备方法，其特征在于，步骤(3)的具体步骤为：

(3-1)使用水溶性胶带将释放的触觉传感阵列平整拾取，阵列一面与胶带完全粘附，另一面暴露；在暴露面上沉积一薄层铬和一薄层二氧化硅；

(3-2)将柔性基底置于等离子清洗机中用氧气处理后，迅速将黏有触觉传感阵列的水溶性胶带与柔性基底热压键合为一整体，再其置于水中使得水溶性胶带完全溶解，从而得到柔性触觉传感器阵列。