[发明专利]一种柔性三维力传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种柔性三维力传感器，其特征在于，包括：自上而下设置的凸起受力层、第一微结构单元和第二微结构单元、复合介电层，所述第一微结构单元包括第一柔性衬底、第一电极层和第一微结构，所述第二微结构单元包括第二电极层、第二微结构和第二柔性衬底，所述第一微结构与所述第二微结构分别包括正面和背面，所述第一微结构的正面与所述第二微结构的正面以正交的形式相对设置，所述第一电极层印刷设置于所述第一柔性衬底的表面，带有所述第一电极层的所述第一柔性衬底通过键合设置于所述第一微结构的背面，所述第一电极层设置于所述第一微结构与所述第一柔性衬底之间；所述第二柔性衬底通过键合设置于所述第二微结构的背面，所述第二电极层溅射设置于所述第二微结构的正面，所述第一微结构单元和位于所述第一微结构单元与所述第二微结构单元之间的空气形成所述复合介电层。

2.如权利要求1所述的柔性三维力传感器，其特征在于：所述第一微结构和第二微结构均为三棱锥微结构。

3.如权利要求1所述的柔性三维力传感器，其特征在于：所述第一电极层包括若干个通过丝网印刷技术，以导电油墨为印刷材料，印刷而成的丝网印刷电极。

4.如权利要求1所述的柔性三维力传感器，其特征在于：第二电极层包括溅射于所述第二微结构正面的铬和金。

5.如权利要求1所述的柔性三维力传感器，其特征在于：所述第一柔性衬底和所述第二柔性衬底的材料均包括聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），所述第一微结构和第二微结构的材料均包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)，所述凸起受力层的材料包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)。

6.如权利要求1所述的柔性三维力传感器，其特征在于：所述柔性三维力传感器是通过具有生物兼容性的材料制成的。

7.一种制备如权利要求1-6中任一项所述柔性三维力传感器的方法，其特征在于，包括如下步骤：

在微结构模具上旋涂聚二甲基硅氧烷(PDMS)以形成第一微结构；

通过丝网印刷技术在第一柔性衬底上印刷若干丝网印刷电极，以形成第一电极层；

将制备的带有所述第一电极层的第一柔性衬底键合于所述第一微结构的背面，以得到第一微结构单元；

在微结构模具上旋涂聚二甲基硅氧烷(PDMS)以形成第二微结构；

在第二微结构的背面键合聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）以形成第二柔性衬底；

将第二柔性衬底和第二微结构从微结构模具上剥离，在第二微结构的正面溅射第二电极层，以形成第二微结构单元；

将聚二甲基硅氧烷(PDMS)填入到凸起受力层模具中加热固化得到凸起受力层；

将所述第一微结构单元和所述第二微结构单元，以所述第一微结构的正面和所述第二微结构的正面正交相对的形式，装配贴合；

将所述凸起受力层装配贴合于所述第一微结构单元。