【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水下柔性压力传感器，具体地，涉及一种基于结构化空腔的水下柔性压力传感器的制作方法。
技术介绍
1、水下压力检测作为海洋科学、水下工程以及环境监测等多个领域中的关键技术之一，具有深远且广泛的重要意义。这一技术不仅关乎到海洋资源的勘探与开发，水下结构的健康监测与安全评估，还直接关联到海洋生态环境的保护与可持续利用。目前，很多学者在水下动态压力研究领域进行了广泛的探索，现有研究主要涵盖了两大类别：一类是基于刚性材料构建的传统压力传感器，另一类则是近年来兴起的柔性压力传感器技术。
2、基于刚性材料的水下压力传感器，其设计原理与制造工艺均较为成熟，且在长期的应用实践中积累了丰富经验。此类传感器通常利用金属或陶瓷等高强度、高稳定性的刚性材料作为基底，通过精密的加工与封装技术，确保了其在极端水下环境中的稳定运行与高精度测量。然而，尽管刚性压力传感器在测量范围、精度以及可靠性方面表现优异，但其固有的局限性同样不容忽视。具体而言，刚性材料的使用导致了传感器体积相对较大、重量偏重，易对水下真实的流场分布信息产生不可逆的破坏。且在实际部署过程中，往往需要额外的防水封装措施以确保其密封性与耐久性。此外，对于复杂的水下环境，特别是存在三维曲面结构的场景，刚性传感器的适应性与灵活性显得尤为不足，难以实现与曲面结构的紧密贴合与全面覆盖。
3、相比之下，柔性压力传感器技术则以其独特的柔软性、轻质化设计以及良好的曲面适应性而备受瞩目。此类传感器通常采用有机高分子材料或复合材料作为基底，通过先进的薄膜制备与图案化技术，实现了传
4、在传统的压力检测领域，文献1报道了受鱼类侧线启发设计了一种具有二维矢量性的mems尾流探测压力传感器，核心敏感元件为纤毛十字梁结构。通过布置压敏电阻组成惠斯通电桥，将尾流信号转化为电压信号。以模拟鱼类侧线管道神经丘的压力梯度感知机制。但是由于封装的原因，传感器的实际灵敏度只有仿真结果的三分之一。这表明此类传感器在当前的设计和制备过程中，由于封装技术的限制和测试条件的不足，导致传感器性能未达到最佳状态。
5、文献2报道了一种受鱼类侧线系统启发的流体动力学压力传感器，该方法步骤如下：
6、第一步，基底和微加热器的制备。首先，在硅片上通过旋涂工艺覆盖一层厚度为10微米的聚酰亚胺(pi)层。接着，通过光刻和电子束蒸发沉积金/铬(au/cr)薄膜，形成微加热器和上电极，然后通过剥离工艺完成结构。
7、第二步，压电层的制备。在上述结构上旋涂并退火聚(偏二氟乙烯-三氟乙烯)(p(vdf-trfe))压电层，厚度约为4微米，并在135℃下退火2小时。
8、第三步，微悬臂梁的制作。通过反应离子刻蚀(rie)工艺，制作出pi/p(vdf-trfe)微悬臂梁。
9、第四步，水凝胶杯状结构的制备。通过聚合n-异丙基丙烯酰胺(nipam)、交联剂n,n-亚甲基双丙烯酰胺(bis)和光引发剂2,2-二乙氧基苯乙酮(deop)在氯化钠(cacl2)溶液中形成双网络水凝胶。将得到的水凝胶精确安装在微悬臂梁的顶端，使用环氧树脂固定
10、第五步，微流体通道的封装。将上述结构封装进由聚二甲基硅氧烷(pdms)制成的微流体通道中，形成完整的流体动力学压力传感器。
11、基于该方法的柔性压力传感器在微悬臂梁和微加热器的制作方面需要复杂的微纳加工技术，对工艺的精确度和重复性要求极高，工艺比较繁琐。并且多层基板内部存在微纳米尺寸的孔洞和金属互连结构，导致加工过程中容易产生应力集中和裂纹，这些缺陷可能导致冷却介质的渗漏，降低了电子系统的可靠性。
12、尽管水下压力检测领域的现有研究在某些方面取得了显著进展，但仍存在诸多不足之处，特别是传感器的体积与重量之间的矛盾，曲面适应性与长期使用的可靠性和稳定性之间的矛盾，测量精度与量程之间的矛盾等显著问题亟待解决。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种基于结构化空腔的水下柔性压力传感器的制作方法，解决现有技术中柔性压力传感器在水下压力检测领域存在诸多不足之处，即大量程测量需求与高精度感知能力之间的固有矛盾。在低压环境下，柔性压力传感器往往难以对微小的压力变化进行有效的捕捉与感知；而在高压环境下，其又难以准确区分并检测出低压范围内的细微变化的技术问题，巧妙地运用了柔性电子制造技术的先进成果，通过设计与构建柔性微空腔结构，实现了对静水压力影响的有效平衡与抵消，使得传感器能够在复杂的水下环境中，更加精准地检测出由水流扰动所产生的动压变化，从而为水下压力测量领域提供了一种全新的解决路径与技术支持。
2、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
3、一种基于结构化空腔的水下柔性压力传感器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
4、s1.设计并制备空腔模具；
5、s2.将空腔模具表面进行氟化；
6、s3.pdms空腔底座的制备；
7、s4.压力敏感薄膜的制备；
8、s5.压力敏感部分的封装；
9、s6.将封装好的压力敏感部分与pdms空腔底座进行组装。
10、进一步的，所述s1中的空腔模具的材质采用亚克力或传统金属。
11、进一步的，所述s2包括以下步骤：
12、s21.将空腔模具在等离子体机中清洗5分钟，使其表面含有氧自由基；
13、s22.将清洗之后的空腔模具放入干燥器中，并在干燥器中滴加几滴氟化剂，氟化剂采用1h,1h,2h,2h全氟癸基三甲氧基硅烷；
14、s23.将干燥器抽真空并放入80℃烘箱中反应4h,从而得到氟化的空腔模具。
15、进一步的，所述s3包括以下步骤：
16、s31.按照标准配比为主剂：固化剂＝10:1的比例配制pdms预聚液；
17、s32.如果需要改变空腔的柔性，将主剂与固化剂的配比从20：1至5：1范围内调控；
18、s33.将配好的pdms预聚液导入氟化的空腔模具中，并通过抽真空的方式除去气泡；
19、s34.将步骤s33除去气泡的空腔模具放入80℃的烘箱里进行固化4h，从而制备得到pdms空腔底座。
20、进一步的，所述s4包括以下步骤：
21、s41.压力敏感薄膜选择pedot：pss基薄膜或者石墨烯纸敏感薄膜；
22、s42.根据选择的pedot本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于结构化空腔的水下柔性压力传感器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于结构化空腔的水下柔性压力传感器的制作方法，其特征在于，所述S1中的空腔模具的材质采用亚克力或传统金属。
3.根据权利要求1所述的一种基于结构化空腔的水下柔性压力传感器的制作方法，其特征在于，所述S2包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种基于结构化空腔的水下柔性压力传感器的制作方法，其特征在于，所述S3包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种基于结构化空腔的水下柔性压力传感器的制作方法，其特征在于，所述S4包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种基于结构化空腔的水下柔性压力传感器的制作方法，其特征在于，所述S42包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种基于结构化空腔的水下柔性压力传感器的制作方法，其特征在于，所述S421包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种基于结构化空腔的水下柔性压力传感器的制作方法，其特征在于，所述S4212包括以下步骤：
9.根据
...【技术特征摘要】
1.一种基于结构化空腔的水下柔性压力传感器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于结构化空腔的水下柔性压力传感器的制作方法，其特征在于，所述s1中的空腔模具的材质采用亚克力或传统金属。
3.根据权利要求1所述的一种基于结构化空腔的水下柔性压力传感器的制作方法，其特征在于，所述s2包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种基于结构化空腔的水下柔性压力传感器的制作方法，其特征在于，所述s3包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种基于结构化空腔的水下柔性压力传感器...
【专利技术属性】
技术研发人员：巩仁峰，吴青山，吕克洪，张勇，刘冠军，向自强，邱静，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
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