CN109427955B - 自驱动多级传感器及其制备方法、传感方法及电子皮肤 - Google Patents

Abstract

自驱动多级传感器及其制备方法、传感方法及电子皮肤，其中自驱动多级传感器自下而上依次包括：下衬底、下电极层、介电层、上电极层及上衬底，其中：介电层的材料为极化压电材料，以在外界作用下发生形变；上电极层及上衬底不固定的叠层于介电层上表面，以在外界作用下使上电极层与介电层接触/分离。采用压电材料作为介电层，在外界作用下，可自行驱动传感器实现对外界作用的感测，且在其上电极与介电层分离/接触过程中，能够感应产生电压，从而达到多级传感的功效；因此，本公开的多级传感器可用于人体运动的监测，不仅节约能耗，而且可更为广泛应用于可穿戴式和便携式电子器件。

Description

自驱动多级传感器及其制备方法、传感方法及电子皮肤

技术领域

本发明涉及一种传感器，尤其涉及一种自驱动多级传感器及其制备方法，应用该传感器的传感方法及电子皮肤。

背景技术

随着可穿戴电子产品的兴起和快速发展，人们期待着在未来发展更接近人类和生物的人形机器人。在人类与外界环境接触过程中，感官感受起着很重要的作用，而且相比于模仿人类的视觉和听觉，触觉更加难以模仿。因此，电子皮肤(E-skins)的研究占据着很重要的地位。E-skins是可以模拟人体皮肤和器官感受外界刺激的传感器柔性电路矩阵，可以监测人类活动与外部刺激并转化为电子信号。研究人员一直致力于研究柔性E-skins，广泛应用于人形机器人、人机交互、可穿戴式的健康监测等方面。到目前为止，已经有许多关于多功能传感器的报道，如可感知不同的外界刺激压，例如压力、应变、温度和湿度等多种传感模。

但是，这种多功能传感都是通过集成多种传感材料制备的传感器，存在制备复杂，难大面积加工等问题，而且一直没有过可进行多级感应的传感器，即可原位感应两种及以上的外部刺激。

发明内容

基于以上问题，本公开的主要目的在于提出一种自驱动多级传感器及其制备方法、传感方法及电子皮肤，用于解决以上技术问题的至少之一。

为了实现上述目的，作为本公开的一个方面，提出一种自驱动多级传感器，自下而上依次包括：下衬底、下电极层、介电层、上电极层及上衬底，其中：介电层的材料为柔性压电材料，以在外界作用下发生形变；上电极层及上衬底不固定的叠层于介电层上表面，以在外界作用下使上电极层与介电层接触/分离。

在本公开的一些实施例中，上述上电极层和下电极层的材料为金属材料或透明导电材料。

在本公开的一些实施例中，上述上电极层和下电极层的材料为透明导电材料，优选为石墨烯、氧化铟锡、银纳米线、还原氧化石墨烯、碳纳米管、金属网格结构和/或透明导电聚合物。

在本公开的一些实施例中，上述下衬底的下表面形成有图案化结构，包括金字塔结构、条纹结构、三角锥形结构和/或凹槽结构。

在本公开的一些实施例中，上述图案化结构为凹槽结构，该凹槽结构的间距D、凹槽长度L及凹槽深度H满足以下条件：0.2≤D/H≤2或L/H≥20。

在本公开的一些实施例中，上述介电层的材料为极化压电材料。

在本公开的一些实施例中，上述介电层的材料包括聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯的共聚物、ZnO纳米薄膜、锆钛酸铅；优选为偏二氟乙烯和三氟乙烯的共聚物。

在本公开的一些实施例中，上述上电极层包括多个子电极，该多个子电极之间电连接或不连接。

在本公开的一些实施例中，上述上电极层为包括多个子电极形成的阵列结构。

在本公开的一些实施例中，上述上衬底和/或下衬底的材料为透明材料，包括：聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对萘二甲酸乙二酯、聚氨基甲酸酯或聚酰亚胺。

为了实现上述目的，作为本公开的另一个方面，提出一种上述自驱动多级传感器的制备方法，包括以下步骤：在两个衬底的上表面分别形成电极层；在任一衬底上表面形成的电极层上制备介电层；将未形成有介电层的衬底与电极层结构倒扣于介电层，完成自驱动多级传感器的制备。

在本公开的一些实施例中，上述在两个衬底的上表面分别形成电极层包括以下步骤：在两个衬底的上表面分别蒸镀金属材料形成电极层；或湿法或卷对卷(roll-to-roll)法转移透明导电材料于两个衬底的上表面，形成电极层。

为了实现上述目的，作为本公开的又一个方面，提出一种自驱动多级传感方法，包括以下步骤：外界作用使上述的自驱动多级传感器发生形变；在另一外界作用下使所述上电极层与介电层接触/分离。

为了实现上述目的，作为本公开的再一个方面，提出一种电子皮肤，包括上述的自驱动多级传感器。

本公开提出的自驱动多级传感器及其制备方法、传感方法及电子皮肤，具有以下有益效果：

1、本公开采用压电材料作为介电层，在外界作用下，可自行驱动传感器实现对外界作用的感测，且在其上电极与介电层分离/接触过程中，能够感应产生电压，从而达到多级传感的功效；因此，本公开的多级传感器可用于人体运动的监测，不仅节约能耗，而且可更为广泛应用于可穿戴式和便携式电子器件。

2、采用透明度高、导电性优越的透明导电材料(例如石墨烯，氧化铟锡、银纳米线、还原氧化石墨烯、碳纳米管、金属网格结构或透明导电聚合物等)作为电极材料，可形成透明的自驱动多级传感器，其更接近人类皮肤，应用于电子皮肤，能够满足电子皮肤的柔性(可紧密贴合与人体)、智能性(可灵敏感应人体活动信号获得定量的感应信号)、系统性(可对外界环境变化快速响应并作出反馈)等要求。

3、对下衬底进行图案化处理，可提高自驱动多级传感器对外界作用感应的灵敏度，实现多功能化。

4、采用高分子压电材料聚偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物P(VDF-TrFE)作为介电层材料，可进一步使得本公开的自驱动多级传感器能够感测外界温度，实现多功能多级传感。

5、本公开的自驱动多级传感器制备工艺简单，可实现大面积电子皮肤的制备与应用。

附图说明

图1是本公开一实施例提出的自驱动多级传感器的结构示意图；

图2(a)是本公开提出的自驱动多级传感器在压缩应变作用下的工作原理图；

图2(b)是本公开提出的自驱动多级传感器在拉伸应变作用下的工作原理图；

图3(a)是图2中结构在周期性拉伸应变和压缩应变作用下，产生的电压随时间的变化曲线图；

图3(b)是图2中结构感测产生的电压值与拉伸应变大小的关系曲线图；

图3(c)是图2中结构在应变作用下，上电极揭开介电层进行一个二级传感周期时产生的电压与时间的关系曲线图；

图3(d)是图2中结构在应变作用下，上电极与介电层揭开面积发生改变引起电压大小的关系曲线图；

图4是本公开另一实施例提出的自驱动多级传感器的结构示意图；

图5是图1与图4中两种结构自驱动多级传感器在外界压力作用下，产生电压与外界压力的关系曲线对比图；

图6(a)是图4中自驱动多级传感器阵列应用于电子皮肤，在外界作用下，上电极与介电层接触/分离过程中产生的电压分布图；

图6(b)是图4中自驱动多级传感器阵列应用于电子皮肤，贴于手掌中，在手掌弯曲-舒展过程中产生电压随时间的变化曲线图；

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

电子皮肤透明化是柔性传感的一大发展方向，具有良好透明度及导电性的石墨烯等相关材料是作为透明电极的很好的选择。因此，传感器可以以单层石墨烯为电极，制备全透明的柔性电子皮肤，满足了智能电子皮肤对于柔性、透明性等要求。这一工作对于未来智能化的应用很有帮助，很有可能成为下一代的E-skins。

本公开采用单一压电材料，通过器件结构的设计实现一种可原位多级感应的多功能传感器，制备方法简单，可实现大面积、透明、高柔性等，能够进行运动监测，可以模拟人类的一系列连续动作状况，因此有望应用于智能柔性机器人、皮肤修复、假肢等方面。

具体地，如图1所示，本公开提出一种自驱动多级传感器，自下而上依次包括：下衬底101、下电极层102、介电层103、上电极层104及上衬底105，其中：介电层103的材料为柔性压电材料，以在外界作用下发生形变；上电极层104及上衬底105不固定的叠层于介电层103上表面，以在外界作用下使上电极层104与介电层103接触/分离。

基于上述自驱动多级传感器，本公开提出一种上述自驱动多级传感器的使用方法，包括以下步骤：自驱动多级传感器在第一外界作用下弯曲变形，实现一级传感；上电极层104在第二外界作用下周期性的与介电层103接触/分离，实现二级传感。上述第一外界作用包括应变、应力及温度。

因此，本公开采用压电材料作为介电层，在外界作用下，可自行驱动传感器实现对外界作用的感测，且在其上电极与介电层分离/接触过程中，能够感应产生电压，从而达到多级传感的功效；因此，本公开的多级传感器可用于人体运动的监测，不仅节约能耗，而且可更为广泛应用于可穿戴式和便携式电子器件。

基于上述自驱动多级传感器，本公开提出一种上述自驱动多级传感器的制备方法，包括以下步骤：在两个衬底的上表面分别形成电极层；在任一衬底上表面形成的电极层上制备介电层；将未形成有介电层的衬底与电极层结构倒扣于介电层，完成自驱动多级传感器的制备。

其中，在两个衬底的上表面分别形成电极层包括以下步骤：在两个衬底的上表面分别蒸镀金属材料形成电极层；或湿法转移透明导电材料于两个衬底的上表面，形成电极层。

基于上述自驱动多级传感器，本公开又提出一种自驱动多级传感方法，包括以下步骤：外界作用使上述的自驱动多级传感器发生形变；在另一外界作用下使所述上电极层与介电层接触/分离。

基于上述自驱动多级传感器，本公开还提出一种电子皮肤，包括上述的自驱动多级传感器。

在本公开的一些实施例中，上述介电层的压电材料经过极化处理，介电层中的偶极子排成一列。

本公开提出的自驱动多级传感器的工作原理如图2(a)及图2(b)所示。在初始状态下，介电层的偶极子排成一列，其中V-排斥位于介电层103和上电极层104界面处的自由电子，V⁺吸引位于介电层103和下电极层102界面处的自由电子。施加一定的外界作用(例如为应变)后，被吸引的电荷在上电极层104(或者下电极层102)和介电层103的界面处聚集，从而产生电势。

例如以介质层采用正极化，测试时下电极层102接地为例说明。如图2(a)所示，例如在受到压缩应变时，介电层103与上电极层104的界面处排斥更多的电子，形成更多的空穴，电子通过外电路产生一个负向脉冲电压；然后通过另一外界作用揭开上电极层104，由于聚集的空穴流回上电极层104，从而产生一个正向电压，和压缩应变电压方向相反；一旦上电极层104放回，空穴又重新流回介电层103与上电极层104的界面处，产生一个负向电压；最后恢复到初始状态，生成一个与应变反向的正向电压，最后使得一组动作(即两个外界作用)形成负正交替的电压信号。

相反的，如图2(b)所示，当自驱动多级传感器受到拉伸应变时，上电极层104吸引更多的电子聚集，电子通过外电路流动产生一个正向电压，揭开上电极层104，上电极层104与介电层103的界面处聚集的少量的空穴流回产生正电压，再次放回上电极层104，空穴又流入上电极层104与介电层103的界面处，产生负电压，最后恢复到初始状态，产生一个负电压，重复操作即形成两正两负的电信号。与压缩应变电信号不同，这种电信号区别可用来分辨并推断出相对应的动作组合，从而判断出人体运动行为，这对人体运动监测、行为判断、健康监测等有重要作用。

因此，本公开的一些实施例提出基于纳米发电机自供电的多级传感器矩阵。采用层压结构，通过上电极的抬起放回可模拟一些人类手指动作等。比如，多级传感器弯曲，则通过上电极层分离和放回，模仿人的手拿起东西后逐渐松开手指再放下的行为，可产生连续电信号。

在本公开的一些实施例中，上、下衬底可选用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚氨基甲酸酯(PU)或聚酰亚胺(PI)等透明材料，也可用普通非透明材料，本公开并不对此进行限制，只要能够充当衬底的材料均可。

在本公开的一些实施例中，上述上、下电极可为金属电极或透明导电电极，其材料例如可采用Au、Ag、Pt、Al等金属材料，也可为透明导电材料，例如石墨烯，氧化铟锡，银纳米线、还原氧化石墨烯、碳纳米管、金属网格结构、透明导电聚合物等透明导电材料/结构；其中，采用透明度高、导电性优越的透明导电材料作为电极材料，可形成透明的自驱动多级传感器，其更接近人类皮肤，应用于电子皮肤，能够满足电子皮肤的柔性(可紧密贴合与人体)、智能性(可灵敏感应人体活动信号获得定量的感应信号)、系统性(可对外界环境变化快速响应并作出反馈)等要求。

在本公开的一些实施例中，上述介电层也可称为压电薄膜层，例如可采用柔性压电材料，例如聚偏二氟乙烯(PVDF)及其共聚物等其他压电聚合物，ZnO纳米薄膜，锆钛酸铅(PZT)等压电材料均可作为选择，本公开并不对此进行限制，只要为可变形产生压电的材料均可，对于作为电子皮肤的多级传感器，则优选采用柔性压电材料。

在本公开的一些实施例中，上电极层可包括多个子电极，该多个子电极之间电连接或不连接，例如该上电极层可为多个子电极形成的阵列结构；该上电极层可根据实际应用需要，例如根据应用的物体或者人体部位的结构设计相对应的电极结构，如指关节分段式结构，手指分开式结构，大面积皮肤阵列式电极结构等。

在本公开的一些实施例中，介电层采用偏二氟乙烯和三氟乙烯的共聚物(PVDF-TrFE)，由于PVDF-TrFE具有热释电性，因此，本实施例的自驱动多级传感器还可进行温度感应，实现多功能多级传感。

在本公开的一些实施例中，自驱动多级传感器制备方法具体包括以下步骤：

1、准备材料：偏二氟乙烯和三氟乙烯的共聚物P(VDF-TrFE)，N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，美国道康宁(Dow corning)公司型号为Sylgard1 84的聚二甲基硅氧烷(PDMS)，美国道康宁(Dow corning)公司型号为Sylgard 184的固化剂，Cu片，石墨烯，导电金属(如Au，Ag等)，丙酮，异丙醇，去离子水，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，过硫酸铵(APS)。

2、采用化学气相沉积(CVD)法在Cu片生长石墨烯；

3、配制压电高聚物溶液(PVDF-TrFE)：偏二氟乙烯和三氟乙烯的共聚物与N，N-二甲基甲酰胺溶剂以1∶4重量比混合搅匀备用；

4、准备柔性衬底PDMS：将PDMS预聚物与固化剂以10∶1重量比混合均匀，真空除气泡，60℃烘干2h后固化成型备用(若采用PU、PI等衬底，则不需要对衬底进行固化)；

5、以PDMS为衬底制备全柔性自驱动多级传感器：

准备两片PDMS，通过湿法转移分别在PDMS上转移对应大小的石墨烯作电极(转移过程中，采用APS溶解Cu片)，然后其中一片旋涂预先溶解好的压电聚合物溶液(2000r/min，40s)，60℃烘干10min，140℃退火2-3h，高压极化(5kV，5min)后，将另一片PDMS/Au层压到一起，组成器件，连接导线准备测试。

若电极材料采用普通金属材料，则其中步骤5具体为：准备两片PDMS，在PDMS衬底上蒸镀Au(或者其他金属等)电极，然后其中一片旋涂预先溶解好的压电聚合物溶液(2000r/min，40s)，60℃烘干10min，140℃退火2-3h，高压极化(5kV，5min)后，将另一片PDMS/Au层压到一起，组成器件，连接导线准备测试。

上述自驱动多级传感器可感应外界应变并可实现多级传感，即受到外界应变刺激后，原位感应揭开/放回。可实现模拟人多步动作，为e-skin的可穿戴性及应用性带来更大的方便与可能。

本公开的一些实施例中，上述自驱动多级传感器的工作过程具体可为：将制备好的器件放到特制的带有夹具的位移台上，将上、下电极层分别与示波器的正负极相连接，通过程序控制，如图3(a)所示，使传感器受到不同的外界应变(压缩和拉伸)，可产生规律的压电信号。传感器在分别受到相同大小的拉伸应变和压缩应变时，产生相反的等值脉冲电压。对于同一传感器，如图3(b)所示，随着施加应变的增大，输出电压逐渐增大。

然后，如图3(c)所示，给器件施加一个一定大小的压缩应变(或者拉伸应变)，先产生一个压电的负向脉冲(或正向脉冲)，随后揭开上电极层，产生一个正向的揭开电压，然后依次放回上电极层并恢复初始状态，分别产生与之前动作相对应的大小相等的反向脉冲电压。对于同一器件，如图3(d)所示，预先施加一定大小的应变，揭开面积越大，输出电压值越大。

本公开的一些实施例中，可以进一步的将下衬底101进行图案化，得到的传感器不仅可以感应外界应变，还可以更加灵敏的感应外界压力。经测试，在低应变0.074％下，可有2V的电压输出(传感器工作面积为17.5cm²)，随着应变的增大，输出电压逐渐增大，可达到10V甚至更高的电压。在0.099％的应变下，上电极层分离释放(电极面积6.65cm²)产生约3V的电压。不同的外界刺激可引发不同的传感信号，一个刺激对应一个信号，但是电极分离释放的电压大小与方向与受到的应变大小及方向有关。

在本公开的一些实施例中，下衬底的图案化，可通过不同的掩膜版设计光刻出不同的图案，如金字塔结构、条纹结构、三角锥形或凹槽结构等。其中凹槽结构的设计尺寸只要满足可支撑的条件(0.2≤D/H≤2或L/H≥20，其中D为图案间距，L为凹槽长度，H为凹槽深度)均可。

在本公开的一些实施例中，如图4所示，对下衬底PDMS进一步加工，在衬底背面通过光刻进行图案化，本实施例加工图案为一凹槽106，(如图4所示，凹槽长度L为15mm；凹槽深度H为0.03mm)。按照前述的制备方法得到图案化的自驱动多级传感器。采用一个压力计给该传感器施加外部压力，通过示波器进行电信号测试，如图5所示，随着压力的增大，输出电压逐渐增大；与未图案化加工的传感器相比，不仅电压增大，而且灵敏度提高，可感应比未图案化传感器更小的压力范围。这一功能的实现大大提高了e-skin对外界刺激的灵敏度，而且感知力的范围更广泛。在本公开的一些实施例中，采用图4中结构形成自驱动多级传感器的4×4阵列器件，收集4×4阵列器件的输出电压，可得到如图6(a)所示的相对应的分布图。根据图3(b)的实验结果可知，施加的外界应变越大，输出电压越大，由此可根据阵列输出电压的分布得出，在同一外界应变下，阵列各个像素点的所受应变大小的分布图。这项工作有望成为下一代e-skin，并广泛应用于运动监测、人机交互、仿人机器人等。

因此，自驱动多级传感器形成的阵列器件，可同样感受外界应变及多级传感，并可通过收集电信号绘制得到2D应变分布图，如图6(a)所示，为上电极与介电层接触/分离过程中四个状态时的2D应变分布图。实际应用示范，将阵列器件贴附到人手上，例如人手做弯曲动作，并通过阵列器件收集得到对应的动作信号(如图6(b)所示)，以此来监测人体运动等。

综上所述，本公开利用压电式纳米发电机产生的静电势驱动电容式传感器，并以此为基础设计层压结构式的传感器，开发出基于压电纳米发电机自驱动式电子皮肤，该电子皮肤可进行原位多级感应，如施加应变后进一步感应电极揭开信号，模仿人手拿放物体。此外，通过对衬底进行图案化处理，可更加灵敏的感应外界压力。本公开的自驱动多级传感器可进一步应用于人体运动监测、人机交互、假肢等领域。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本公开的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到「约」的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。

再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。

上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种自驱动多级传感器，自下而上依次包括：下衬底、下电极层、介电层、上电极层及上衬底，其中：

所述介电层的材料为压电材料，以在外界作用下发生形变；

所述上电极层及上衬底不固定的叠层于所述介电层上表面，以在所述上电极层被揭开时使所述上电极层与所述介电层分离，或在所述上电极层被放回时使所述上电极层与所述介电层接触。

2.根据权利要求1所述的自驱动多级传感器，其中，所述上电极层和下电极层的材料为金属材料或透明导电材料。

3.根据权利要求2所述的自驱动多级传感器，其中，所述上电极层和下电极层的材料为透明导电材料。

4.根据权利要求3所述的自驱动多级传感器，其中，所述上电极层和下电极层的材料为石墨烯、氧化铟锡、银纳米线、还原氧化石墨烯、碳纳米管、金属网格结构和/或透明导电聚合物。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的自驱动多级传感器，其中，所述下衬底的下表面形成有图案化结构，包括金字塔结构、条纹结构、三角锥形结构和/或凹槽结构。

6.根据权利要求5所述的自驱动多级传感器，其中，所述图案化结构为凹槽结构，该凹槽结构的间距D、凹槽长度L及凹槽深度H满足以下条件：0.2≤D/H≤2或L/H≥20。

7.根据权利要求1所述的自驱动多级传感器，其中，所述介电层的材料为极化压电材料。

8.根据权利要求1所述的自驱动多级传感器，其中，所述介电层的材料包括聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯的共聚物、ZnO纳米薄膜或锆钛酸铅。

9.根据权利要求8所述的自驱动多级传感器，其中，所述介电层的材料为偏二氟乙烯和三氟乙烯的共聚物。

10.根据权利要求1所述的自驱动多级传感器，其中，所述上电极层包括多个子电极，所述多个子电极之间电连接或不连接。

11.根据权利要求8所述的自驱动多级传感器，其中，所述上电极层为包括多个子电极形成的阵列结构。

12.根据权利要求1所述的自驱动多级传感器，其中，所述上衬底和/或下衬底的材料为透明材料，包括：聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对萘二甲酸乙二酯、聚氨基甲酸酯或聚酰亚胺。

13.一种权利要求1至12中任一项所述的自驱动多级传感器的制备方法，包括以下步骤：

在两个衬底的上表面分别形成电极层；

在任一衬底上表面形成的电极层上制备介电层；

将未形成有介电层的衬底与电极层结构倒扣于所述介电层，完成所述自驱动多级传感器。

14.根据权利要求13所述的自驱动多级传感器的制备方法，其中，在两个衬底的上表面分别形成电极层包括以下步骤：

在两个衬底的上表面分别蒸镀金属材料形成电极层；或

湿法或卷对卷法转移透明导电材料于所述两个衬底的上表面，形成电极层。

15.一种自驱动多级传感方法，包括以下步骤：

外界作用使权利要求1至12中任一项所述的自驱动多级传感器发生形变；在所述上电极层被揭开时使所述上电极层与所述介电层分离；在所述上电极层被放回时使所述上电极层与所述介电层接触。

16.一种电子皮肤，包括权利要求1至12中任一项所述的自驱动多级传感器。

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