【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及柔性压力传感器，更具体的说是一种仿神经突触的柔性压力传感器及其制备方法。
技术介绍
1、随着新一代电子信息技术的高速发展，柔性传感器在智能可穿戴电子设备、医疗康复设备、人机交互系统、智能机器人等多个领域发挥了关键的作用。通过使用柔性材料或利用特殊设计而实现结构的拉伸、弯曲，柔性传感器具有良好延展性、柔韧性及可弯曲折叠穿戴能力，从而拥有传统刚性传感器难以企及的灵活变形能力，有效弥补了刚性传感器难以实现非结构化人-机-环境感知与交互的缺陷，可紧密贴合复杂三维结构实物表面，从而满足目标运动模式实时多变复杂环境下的应用需求。
2、柔性压力传感器通过感知压力，是实现力/触觉感知、人机交互、生理信号监测必不可少的途径。压阻式敏感微结构作为敏感元件的一种，因具有结构简单、抗干扰能力强、测量范围宽、检测电路简单等显著优势。然而目前的柔性压力传感器敏感微结构以单一尺度的以半球形和金字塔形结构为主，存在上下敏感层接触面积有限、灵敏度受限，高压作用下易出现变形饱和、从而导致高压检测灵敏度急剧下降的难题。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术提供一种仿神经突触的柔性压力传感器及其制备方法，实现高灵敏度测量、高压作用下传感性能稳定的目的。
2、本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种仿神经突触的柔性压力传感器，包括上柔性基底，以及设置在上柔性基底下表面的上电极，以及设置在上电极的下侧的上敏感层，以及设置在上敏感层下方并且与上敏感层相互嵌合的下敏感层，以
4、所述上敏感层由仿神经元轴突末端的凸起微结构和导电层组成，所述导电层覆盖在凸起微结构的表面；
5、所述下敏感层由次级粗糙微结构和仿神经元树突末端的凹陷结构组成，次级粗糙微结构设置在凹陷结构的表面；
6、多个所述凸起微结构组成凸起微结构阵列；
7、多个所述凹陷结构组成凹陷结构阵列；
8、所述凹陷结构作为凸起微结构的底部支撑，上敏感层与下敏感层靠近后，凸起微结构处于凹陷结构的空腔中。
9、所述导电层为三维多孔石墨烯层。
10、所述凸起微结构为仿神经元轴突末端的半球状微结构。
11、所述凹陷结构为圆柱凹陷结构，所述圆柱凹陷结构内部设有多级同心空腔，多级同心空腔呈等间距排列，空腔高度由内向外依次递增。
12、所述次级粗糙微结构为颗粒状或片层状。
13、所述半球微结构阵列间距为半球微结构半径的2-4倍。
14、所述上柔性基底和下柔性基底的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)或聚酰亚胺薄(pi)膜。
15、所述上电极和下电极为导电薄层，材料为金、银或导电银浆。
16、所述上敏感层和下敏感层的材料为掺有多壁碳纳米管的聚二甲基硅氧烷(pdms)。
17、一种仿神经突触的柔性压力传感器的制备方法，包括如下步骤：
18、1)利用3d打印或光刻-刻蚀方法制作上层半球微结构阵列、下层圆柱凸台阵列模具；
19、2)将pdms与固化剂按比例混合，磁力搅拌后将一定质量分数的多壁碳纳米管加入到混合物中磁力搅拌、超声分散；
20、3)将配置的多壁碳纳米管/pdms浇注在模具上，放入干燥箱加热固化成型后从模具上剥离得到上敏感层的半球状凸起阵列、下敏感层的圆柱凸台阵列；
21、4)利用紫外激光器，在上敏感层的半球微结构表面激光诱导生成三维多孔石墨烯层；
22、5)利用co2激光器，在下敏感层的圆柱凸台上激光烧蚀，形成圆柱凹陷结构阵列及其表面次级粗糙微结构；
23、6)在上柔性基底和下柔性基底的表面溅射、蒸镀或印刷导电薄膜形成电极；
24、7)依次将带有下电极的下柔性基底、下敏感层、上敏感层、带有上电极的上柔性基底对准贴合，将胶水涂在四周封装成仿神经突触的柔性压力传感器。
25、本专利技术的有益效果是：
26、(1)通过在上、下敏感层分别设计仿神经元轴突末端的半球状微结构、仿神经元树突末端的圆柱凹陷结构，利用仿突触的上、下敏感层凸起与凹陷相嵌合的半包裹型结构设计，显著增大上、下敏感层敏感结构的接触面积，大大增加导电通路，从而显著提高传感灵敏度。
27、(2)仿神经元突触多尺度敏感微结构，可使下敏感层圆柱凹陷结构内圈结构在受压、变形饱和后，外圈仍有新的接触点与上敏感层半球状微结构接触，保证导电通路，从而保证传感器在高压下的检测灵敏度。
28、(3)分别采用纳秒激光器激光诱导在上敏感层半球状微结构表面加工三维多孔石墨烯，采用纳秒激光器激光烧蚀在下敏感层表面加工出圆柱凹陷结构及其次级粗糙表面，具有制备工艺简单、成本低的优点。
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1.一种仿神经突触的柔性压力传感器，其特征在于，包括上柔性基底(100)，以及设置在上柔性基底(100)下表面的上电极(200)，以及设置在上电极(200)的下侧的上敏感层(300)，以及设置在上敏感层(300)下方并且与上敏感层(300)相互嵌合的下敏感层(400)，以及设置在下敏感层(400)下方的下电极(500)，以及设置在下电极(500)下方的下柔性基底(600)；
2.根据权利要求1所述的一种仿神经突触的柔性压力传感器，其特征在于：所述导电层(320)为三维多孔石墨烯层。
3.根据权利要求1所述的一种仿神经突触的柔性压力传感器，其特征在于：所述凸起微结构(310)为仿神经元轴突末端的半球状微结构。
4.根据权利要求1所述的一种仿神经突触的柔性压力传感器，其特征在于：所述凹陷结构(420)为圆柱凹陷结构，所述圆柱凹陷结构内部设有多级同心空腔，多级同心空腔呈等间距排列，空腔高度由内向外依次递增。
5.根据权利要求1所述的一种仿神经突触的柔性压力传感器，其特征在于：所述次级粗糙微结构(410)为颗粒状或片层状。
6.
7.根据权利要求1所述的一种仿神经突触的柔性压力传感器，其特征在于：所述上柔性基底(100)和下柔性基底(600)的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚酰亚胺薄(PI)膜。
8.根据权利要求1所述的一种仿神经突触的柔性压力传感器，其特征在于：所述上电极(200)和下电极(500)为导电薄层，材料为金、银或导电银浆。
9.根据权利要求1所述的一种仿神经突触的柔性压力传感器，其特征在于：所述上敏感层(300)和下敏感层(400)的材料为掺有多壁碳纳米管的聚二甲基硅氧烷(PDMS)。
10.根据权利要求2-9中任意一项所述的一种仿神经突触的柔性压力传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种仿神经突触的柔性压力传感器，其特征在于，包括上柔性基底(100)，以及设置在上柔性基底(100)下表面的上电极(200)，以及设置在上电极(200)的下侧的上敏感层(300)，以及设置在上敏感层(300)下方并且与上敏感层(300)相互嵌合的下敏感层(400)，以及设置在下敏感层(400)下方的下电极(500)，以及设置在下电极(500)下方的下柔性基底(600)；
2.根据权利要求1所述的一种仿神经突触的柔性压力传感器，其特征在于：所述导电层(320)为三维多孔石墨烯层。
3.根据权利要求1所述的一种仿神经突触的柔性压力传感器，其特征在于：所述凸起微结构(310)为仿神经元轴突末端的半球状微结构。
4.根据权利要求1所述的一种仿神经突触的柔性压力传感器，其特征在于：所述凹陷结构(420)为圆柱凹陷结构，所述圆柱凹陷结构内部设有多级同心空腔，多级同心空腔呈等间距排列，空腔高度由内向外依次递增。
5.根据权利要求1所述的一...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓大祥，王惠民，翟振杰，江宇杰，刘俊鑫，张振坤，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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