[发明专利]面向航空发动机的阵列式柔性压电传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种面向航空发动机的阵列式柔性压电传感器的制备方法，其特征在于，所述传感器设置于航空发动机的叶尖间隙之间，包括衬底、聚合物绝缘层、压电敏感层、上电极层和封装层，其中，

所述衬底采用导电薄膜，作为地电极，所述导电薄膜的厚度为20um-80um；

所述聚合物绝缘层设置于所述衬底上，所述聚合物绝缘层设有与所述压电敏感层形状相匹配的呈阵列式排布的若干通孔，所述聚合物绝缘层用于隔离所述衬底和所述上电极层；

所述压电敏感层设置于所述衬底上，所述压电敏感层包括呈阵列式排布的若干压电敏感单元，其中每个所述压电敏感单元嵌入所述聚合物绝缘层相对应的通孔中，使若干所述压电敏感单元之间相互分离，所述压电敏感单元用于采集叶尖间隙高频气体脉冲压力信号，并将采集的压力信号的变化转换为电压或电荷的变化；所述压电敏感层的材料采用锆钛酸铅压电陶瓷；所述压电敏感单元的厚度为10um-200um；

所述上电极层设置于所述聚合物绝缘层和所述压电敏感层上，且所述上电极层的电极点的下表面分别与对应的所述压电敏感单元的上表面相贴；所述上电极层用于与外部电荷放大电路或测试电路的导通，以实时监测传感器的电压或电荷变化；

所述封装层设置于所述上电极层上方，所述封装层的形状、尺寸大小与所述衬底相匹配，用于密封和保护器件；所述封装层的厚度为15um-200um，所述封装层采用绝缘聚合物薄膜；

所述制备方法基于微纳加工进行，包括：

制备若干压电敏感单元，包括：在锆钛酸铅压电陶瓷压电片的上表面采用磁控溅射工艺沉积第一层金薄膜；采用化学机械抛光工艺对所述锆钛酸铅压电陶瓷压电片进行减薄；在减薄后的锆钛酸铅压电陶瓷压电片的下表面沉积第二层金薄膜，然后将所述锆钛酸铅压电陶瓷压电片进行激光切割，获得若干压电敏感单元；

在衬底上制备一层聚合物薄膜，对所述聚合物薄膜进行刻蚀，在所述聚合物薄膜上形成与所述压电敏感单元形状、尺寸大小相匹配的呈阵列式排列的若干通孔，得到聚合物绝缘层；

将制备的若干压电敏感单元分别放置于所述聚合物绝缘层的若干通孔内，并将所述压电敏感单元的底面与所述衬底的上表面采用热压键合为一体，形成压电敏感层；

在所述聚合物绝缘层上制备上电极层，使所述上电极层的电极点的下表面与所述压电敏感单元的上表面贴合；

在所述上电极层的上方制备一层封装层，使所述封装层覆盖整个所述上电极层。

2.根据权利要求1所述的面向航空发动机的阵列式柔性压电传感器的制备方法，其特征在于，所述导电薄膜的材料采用不锈钢或铍青铜。

3.根据权利要求1所述的面向航空发动机的阵列式柔性压电传感器的制备方法，其特征在于，所述压电敏感单元面积为3mm²-9mm²。

4.根据权利要求1所述的面向航空发动机的阵列式柔性压电传感器的制备方法，其特征在于，所述聚合物绝缘层的材料采用聚对苯二甲酸乙二酯、聚酰亚胺或聚对二甲苯的任一种柔性材料。

5.根据权利要求1所述的面向航空发动机的阵列式柔性压电传感器的制备方法，其特征在于，所述上电极为柔性金电极；所述柔性金电极的结构采用波浪形、蛇形、线状或网状。

6.根据权利要求1所述的面向航空发动机的阵列式柔性压电传感器的制备方法，其特征在于，所述绝缘聚合物薄膜的材料采用PET、PDMS或PI的任一种。