[发明专利]一种柔性振动传感器及其制作方法

说明书

一种柔性振动传感器及其制作方法，该柔性振动传感器包括振动敏感层、电极和空腔结构层，所述振动敏感层为带有振动敏感区的聚合物薄膜，所述振动敏感区包含多孔石墨烯薄膜，所述多孔石墨烯薄膜的两端分别连接所述电极，所述空腔结构层为柔性的聚合物材料，所述振动敏感层与所述空腔结构层固定在一起并使得所述振动敏感区悬空于所述空腔结构层的空腔之上。该柔性振动传感器既具有高灵敏度的优点，又具有柔软的传感结构，易安装在需要检测振动的表面，且在成本和结构稳定性上具有优势。

技术领域

本发明涉及振动传感器领域，特别是涉及一种柔性振动传感器及其制作方法。

背景技术

近年来,随着各种传感器在可穿戴设备上的广泛应用，以及微电子技术、柔性电子学、纳米材料科学及其微纳加工技术的快速发展推动下,现代传感器技术已进入以柔性化、多功能化、可穿戴和网络化为典型特征的新型传感器阶段，对于传感材料及器件的小型化、柔性化及稳定性提出了更高的要求。柔性传感器一般具有柔性基底，克服了传统刚性传感器变形易损以及不可延展弯曲等缺点，可实现在柔性组织例如人体皮肤上集成，从而形成可穿戴式柔性电子器件。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明的主要目的在于弥补现有技术的不足，提供一种柔性振动传感器及其制作方法，使其既具有高灵敏度的优点，又具有柔软的传感结构，易安装在需要检测振动的表面，且在成本和结构稳定性上具有优势。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种柔性振动传感器，包括振动敏感层、电极和空腔结构层，所述振动敏感层为带有振动敏感区的聚合物薄膜，所述振动敏感区包含多孔石墨烯薄膜，所述多孔石墨烯薄膜的两端分别连接所述电极，所述空腔结构层为柔性的聚合物材料，所述振动敏感层与所述空腔结构层固定在一起并使得所述振动敏感区悬空于所述空腔结构层的空腔之上。

进一步地：

所述空腔结构层包括基底和连接于所述基底的两侧的侧壁部，所述基底和所述侧壁部形成凹槽结构，所述振动敏感层覆盖在所述凹槽结构的顶端，所述振动敏感区沿所述凹槽结构的长度方向设置于所述顶端的中央。

所述基底与所述侧壁部连接在一起或为一体成型结构。

所述空腔结构层的材料为SU-8或聚甲基丙烯酸甲酯，优选地，厚度为10μm-500μm。

所述振动敏感层与所述空腔结构层粘连或键合在一起。

所述多孔石墨烯薄膜被所述聚合物薄膜包围。

所述多孔石墨烯薄膜形成直线形、蛇形和涡状线形中的至少一种图形，更优选地，所述图形的线宽为20-4000μm，更优选地，蛇形图形的转角处宽度为线宽的2-4倍；优选地，所述多孔石墨烯薄膜的孔隙率为25％-65％；优选地，所述多孔石墨烯薄膜的厚度为40-200μm。

所述聚合物薄膜为聚酰亚胺或聚醚酰亚胺薄膜，所述多孔石墨烯薄膜为激光诱导石墨烯薄膜。

一种制作所述的柔性振动传感器的方法，包括以下步骤：

S1、准备聚酰亚胺薄膜或聚醚酰亚胺薄膜；

S2、通过激光烧蚀所述聚酰亚胺薄膜或聚醚酰亚胺薄膜，诱导生成激光诱导石墨烯薄膜，形成振动敏感区；

S3、在所述聚酰亚胺薄膜或聚醚酰亚胺薄膜上制作与所述振动敏感区相连的电极；

S4、制作空腔结构层，优选地，所述空腔结构层为包括基底与侧壁部的凹槽结构，所述基底与所述侧壁部通过SU-8光刻工艺形成，或者通过聚甲基丙烯酸甲酯热压的方式形成一体结构；