CN110763132A - 一种全向感知仿生应变传感器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种全向感知仿生应变传感器及其制备方法，其中，所述全向感知仿生应变传感器包括柔弹性基底，凹设于所述柔弹性基底的微纳沟槽阵列，覆盖所述柔弹性基底和所述微纳沟槽阵列的导电层，及设于所述导电层上的第一电极、第二电极；所述微纳沟槽阵列包括N条相同的微纳沟槽，所述微纳沟槽围绕虚拟中心圆的圆周均匀分布形成圆形阵列，N为大于1的整数。本发明的全向感知仿生应变传感器含有在柔弹性基底上设置的围绕虚拟中心圆的圆周均匀分布的微纳沟槽形成的圆形阵列，其可感知来自任何方向的平面应力应变，同时可避免在应变传感器中心处出现过度的应力集中效应；其结构简单，具有很好的耐用性，且测量的灵敏度、准确度高，重现性好。

Description

一种全向感知仿生应变传感器及其制备方法

技术领域

本发明涉及应变传感器的技术领域，尤其涉及一种全向感知仿生应变传感器及其制备方法。

背景技术

电阻应变片是常用的用于测量被测物体形变量程度的元件；它可将机械构件上应变的变化转化为电阻变化。电阻应变片的测量原理为：电阻应变片上蒸镀的金属丝附着在基底上，基底通常为聚酰亚胺薄膜，当被测件受力变形时，粘贴在被测件表面的电阻应变片也会发生形变，金属丝受拉伸或压缩应力，根据电阻R＝ρL/S，金属丝的电阻与其材料固有属性电阻率、金属丝长度及截面面积相关，进而电阻随外力作用而发生变化。概括来讲，电阻应变片是利用金属的应变效应来实现测量工作的。

但是目前的电阻应变片存在显著的两大缺陷：(1)在测量被测件的应变时，由于电阻应变片的基底通常是拉伸性较差的聚合物薄膜，在测量大应变时往往会致使应变片失效或获得的数据不准确，灵敏度低；(2)电阻应变片通常对其在被测件上的贴法要求十分高，贴片位置发生微弱偏差，也会影响准确数值，使得同一件被测件，用电阻应变片进行重复试验得到的数据都会存在差异性。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种全向感知仿生应变传感器及其制备方法，旨在解决现有应变测量元件的准确度、灵敏度及重现性差的问题。

本发明的技术方案如下：

一种全向感知仿生应变传感器，其中，包括柔弹性基底，凹设于所述柔弹性基底的微纳沟槽阵列，覆盖所述柔弹性基底和所述微纳沟槽阵列的导电层，及设于所述导电层上的第一电极、第二电极；所述微纳沟槽阵列包括N条相同的微纳沟槽，所述微纳沟槽围绕虚拟中心圆的圆周均匀分布形成圆形阵列，N为大于1的整数。

所述的全向感知仿生应变传感器，其中，在虚拟中心圆的圆周上，所述微纳沟槽之间无交汇。

所述的全向感知仿生应变传感器，其中，所述微纳沟槽的形貌为弧形。

所述的全向感知仿生应变传感器，其中，所述微纳沟槽的延长线穿过虚拟中心圆的圆心。

所述的全向感知仿生应变传感器，其中，所述微纳沟槽阵列的设计符合：c<a/2，c<b/2；其中，a、b分别为所述柔弹性基底的长、宽，c为所述微纳沟槽延伸至虚拟中心圆的圆心时对应的弦长。

所述的全向感知仿生应变传感器，其中，所述微纳沟槽阵列的设计还符合：

2δ为所述微纳沟槽延伸至虚拟中心圆的圆心时对应的圆心角。

所述的全向感知仿生应变传感器，其中，所述柔弹性基底的材料选自环氧树脂、热塑性聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚偏氟乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯型嵌段共聚物、天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、硅橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、氟橡胶、聚二甲基硅氧烷、苯乙烯类热塑性弹性体、烯烃类热塑性弹性体、二烯类热塑性弹性体、氯乙烯类热塑性弹性体、聚酰胺类热塑性弹性体、热塑性硫化橡胶中的一种或多种。

所述的全向感知仿生应变传感器，其中，所述导电层的材料选自碳纳米粒子、金纳米粒子、铂纳米粒子、银纳米粒子、铜纳米粒子、铝硼合金、铝铬合金、铁锰合金、铝铬钇合金、银铜钯合金中的一种或多种。

所述的全向感知仿生应变传感器，其中，所述第一电极的材料、所述第二电极的材料独立地选自铜、银、铁、钨、石墨、钢、铜钨合金、银钨合金中的一种或多种。

一种如上任一所述的全向感知仿生应变传感器的制备方法，其中，包括步骤：

A、提供一柔弹性基底；

B、然后在所述柔弹性基底上制备微纳沟槽阵列，所述微纳沟槽阵列凹设于所述柔弹性基底；所述微纳沟槽阵列包括N条相同的微纳沟槽，所述微纳沟槽围绕虚拟中心圆的圆周均匀分布形成圆形阵列，N为大于1的整数；

C、接着覆盖所述柔弹性基底和所述微纳沟槽阵列制备一导电层；

D、最后在所述导电层上制备第一电极、第二电极。

有益效果：本发明的全向感知仿生应变传感器含有在柔弹性基底上设置的围绕虚拟中心圆的圆周均匀分布的微纳沟槽形成的圆形阵列，其感知来自任何方向的平面应力或应变，从而实现对全向的应变测量，灵敏度高；同时可避免在应变传感器中心处出现过度的应力集中效应，从而增强了测量的重现性、准确度；此外，本发明的全向感知仿生应变传感器结构简单，具有很好的耐用性。

附图说明

图1为本发明的蝎子的缝感受器的SEM图。

图2为本发明的具体的实施方式中的一种全向感知仿生应变传感器的立体结构示意图。

图3为本发明的具体的实施方式中的一种全向感知仿生应变传感器的微纳沟槽2的截面图。

图4为本发明的全向感知仿生应变传感器的设定参数的对照图。

图5为本发明的具体的实施方式中的一种全向感知仿生应变传感器中的微纳沟槽与外力的作用过程图。

图6为本发明的仿生应变传感器受横向外力下的有限元仿真图。

图7为本发明的仿生应变传感器受纵向外力下的有限元仿真图。

图8为本发明实施例1中，一种全向感知仿生应变传感器的立体结构示意图。

图9为本发明实施例1中，激光扫描共聚焦显微镜测得的全向感知仿生应变传感器的微纳沟槽阵列的局部二维图。

图10为本发明实施例1中，激光扫描共聚焦显微镜测得的全向感知仿生应变传感器的微纳沟槽阵列的O-O'截面的二维图：(a)为截面整体二维图；(b-d)分别为(a)中g₁、g₂、g₃的局部放大图。

图11为本发明实施例1中，全向感知仿生应变传感器的部分SEM图。

图12为本发明实施例1中，全向感知仿生应变传感器的截面的SEM-EDS图：(a)为全貌图，(b)为Ag层的元素分布图。

图13为本发明实施例1中，全向感知仿生应变传感器的电阻变化率(△R/R0)随应变量(△ε)的变化图。

图14为本发明实施例1中，全向感知仿生应变传感器对不同方向的落珠振动响应测试的示意图：(a)落珠振动响应测试用的球的属性的示意图；(b)落珠振动响应测试确定的球的弹跳行为的示意图；(c)为落珠振动响应测试的过程示意图。

图15为本发明实施例1中，全向感知仿生应变传感器对不同方向的落珠振动的响应图。

图16为本发明实施例1中，全向感知仿生应变传感器对脉搏振动响应测试时，其在脉搏处的贴附方向的示意图。

图17为本发明实施例1中，不同贴片角度的全向感知仿生应变传感器对脉搏振动的响应图：(a-d)分别是贴片角度为0°、30°、45°、60°的响应图；e为d图中实线框内的部分的放大图。

图18为本发明实施例1中，相同应变量时，全向感知仿生应变传感器的电阻变化率随循环次数的变化图。

具体实施方式

本发明提供一种全向感知仿生应变传感器及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。随着仿生学研究的不断深入，许多科学与技术难题都可以从生物界获得灵感。本发明基于蝎子的缝感受器是一种极为敏感的机械感受器，可以探测到来自任何方向上的纳米级别的振动信号并准确分辨猎物与天敌的细微差别；并通过分析研究蝎子的缝感受器结构，具体地，蝎子的缝感受器的扫描电子显微镜(scanning electron microscope，SEM)的测试结果如图1所示，可知，蝎子的缝感受器是由多条曲线状的微纳沟槽组成，每条微纳沟槽都存在一定的弯曲曲率，整体呈现扇形式分布；获得了本发明的一种全向感知仿生应变传感器及其制备方法。

本发明实施例提供一种全向感知仿生应变传感器，其中，包括柔弹性基底，凹设于所述柔弹性基底的微纳沟槽阵列，覆盖所述柔弹性基底和所述微纳沟槽阵列的导电层，及设于所述导电层上的第一电极、第二电极；所述微纳沟槽阵列包括N条相同的微纳沟槽，所述微纳沟槽围绕虚拟中心圆的圆周均匀分布形成圆形阵列，N为大于1的整数。

本实施例的全向感知仿生应变传感器含有在柔弹性基底上设置的围绕虚拟中心圆的圆周均匀分布的微纳沟槽形成的圆形阵列，其感知来自任何方向的平面应力应变，从而实现对全向的应变测量，灵敏度高；同时可避免在应变传感器中心处出现过度的应力集中效应，从而增强了测量的重现性、准确度；此外，本发明的全向感知仿生应变传感器结构简单，具有很好的耐用性。

在一种实施方式中，在虚拟中心圆的圆周上，所述微纳沟槽之间无交汇。

在一种实施方式中，所述微纳沟槽的形貌为弧形。

进一步在一种实施方式中，所述微纳沟槽的延长线穿过虚拟中心圆的圆心。

更进一步在一种实施方式中，所述微纳沟槽阵列的设计符合：c<a/2，c<b/2；其中，a、b分别为所述柔弹性基底的长、宽，c为所述微纳沟槽延伸至虚拟中心圆的圆心时对应的弦长。

更进一步在一种实施方式中，所述微纳沟槽阵列的设计符合：

2δ为所述微纳沟槽延伸至虚拟中心圆的圆心时对应的圆心角。

在一种实施方式中，所述微纳沟槽中分布有多个具有不同尺度的子沟槽；这种具有多种尺度子沟槽的微纳沟槽形成的微纳沟槽阵列有助于提升全向感知仿生应变传感器的灵敏性。

在一种实施方式中，所述柔弹性基底的材料可选自但不限于环氧树脂、热塑性聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚偏氟乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯型嵌段共聚物、天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、硅橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、氟橡胶、聚二甲基硅氧烷、苯乙烯类热塑性弹性体、烯烃类热塑性弹性体、二烯类热塑性弹性体、氯乙烯类热塑性弹性体、聚酰胺类热塑性弹性体、热塑性硫化橡胶中的一种或多种。

在一种实施方式中，所述导电层的材料可选自但不限于碳纳米粒子、金纳米粒子、铂纳米粒子、银纳米粒子、铜纳米粒子、铝硼合金、铝铬合金、铁锰合金、铝铬钇合金、银铜钯合金中的一种或多种。本发明实施例中的全向感知仿生应变传感器基于柔弹性基底的材料与导电层材料之间具有的极端弹性模量差异性，结合微纳沟槽结构变相增大了导电层之间的表面长度L，从而可极大地增强全向应变传感器的灵敏度。

在一种实施方式中，所述第一电极的材料、所述第二电极的材料可独立地选自但不限于铜、银、铁、钨、石墨、钢、铜钨合金、银钨合金中的一种或多种。

本发明实施例具有上述条件的全向感知仿生应变传感器测量的准确度、灵敏度高，且重现性好；同时自身也将保持很好的耐用性。

在一种具体的实施方式中，一种N＝12的全向感知仿生应变传感器的立体结构如图2所示，包括柔弹性基底1、微纳沟槽2、导电层3、第一电极11和第二电极12，其中，12条相同的微纳沟槽2绕虚拟中心圆的圆周均匀分布形成圆形阵列。其中，柔弹性基底1的材料为聚二甲基硅氧烷，导电层3为银纳米粒子溅射镀膜形成的薄膜，第一电极11的材料为铜，第二电极12的材料为铜，每条微纳沟槽2都具有相同的弯曲曲率，相邻的微纳沟槽2之间的偏转角为π/6(即30°)；微纳沟槽2的截面结构如图3所示，可知微纳沟槽2的截面结构呈V字型。如图4所示，该具体实施方式中的全向感知仿生应变传感器的微纳沟槽为弧形，且弧形的延长线穿过虚拟中心圆的圆心；设定参数：设该全向感知仿生应变传感器中微纳沟槽的数目为N，该全向感知仿生应变传感器的柔弹性基底的长、宽分别为a、b，微纳沟槽延伸至虚拟中心圆的圆心时对应的弦长为c，微纳沟槽的宽度为w，微纳沟槽延伸至虚拟中心圆的圆心时对应的圆心角为2δ，相邻的两条微纳沟槽之间的偏转角为γ，微纳沟槽所属圆的半径为r₁，虚拟中心圆的半径为r₂，；上述设定参数之间符合：c<a/2且c<b/2，

当被测件受到来自单方向或多方向的外力作用而发生单向或多向形变时，贴附在被测件表面的全向感知仿生应变传感器随被测件的形变而发生形变，曲线状微纳沟槽阵列在任何外力方向作用下，始终会有垂直于外力方向的近似线性状直微纳沟槽的区域对外力的响应效果最为明显。进一步阐释为：根据微积分概念，曲线状微纳沟槽可以看成是由很多条近似直线的短小线性状直微纳沟槽组合而成，当曲线状微纳沟槽某点处的切线与外力方向垂直时，该点所在的短小线性状直微纳沟槽段对垂直于该槽的外力响应效果最大，具体表现为该处位移量是最大的，即沟槽两侧槽壁靠近或远离的程度最大。分布在沟槽两侧槽壁上的导电材料接触程度增大或减小，从而影响整个传感件的导电性，输出的电阻值发生变化，从而实现应变感知。通过理论计算或实验标定可得电阻变化值与被测件应变量之间的关系。

众做周知，当外力的方向与线性状直微纳沟槽的方向垂直时，此时线性状直微纳沟槽的应变量是最大的；但是通常被测件所受的外力方向并不十分明确，亦或是受多种方向的外力作用，这样由直微纳沟槽阵列分布组成的电阻柔性应变传感器则在贴法上将与现有的市面上应变片一样要求十分高，非一般初学者可以掌握贴片方法，贴片位置稍有偏差，得到的结果则准确度不足，误差大；而本发明的所述全向感知仿生应变传感器的微纳沟槽可以克服这一缺陷。具体地，基于数学中的弧微分计算方式，如图5所示，可将上述具体的实施方式中的所述全向感知仿生应变传感器的具有一定弯曲曲率的微纳沟槽

可以分割成n段线性状直微纳沟槽，那么，来自[θ_m，θ_j]＝[-π/2，-π]方向(逆时针偏离X轴)上的任何力，例如，与水平方向所成夹角的角度为α_m(-π)，α_n，α_i，α_j(-π/2)的外力，都可在曲线状微纳沟槽上找到一条与其相垂直的线性状直微纳沟槽；从而含有在柔弹性基底上设置的围绕虚拟中心圆的圆周均匀分布的微纳沟槽形成的圆形阵列的上述具体的实施方式中的所述全向感知仿生应变传感器可感知来自任何方向的平面外力；例如，以30°角度间隔分布成圆形的众曲线状微纳沟槽阵列，如图6、7所示，来自平面上横向/纵向外力都能在微纳沟槽阵列中找到与其相垂直的线性状直微纳沟槽。当受到拉伸或压缩应力时，微纳沟槽的两侧槽壁上涂覆的导电银粒子接触状态不同，压缩应力使得微纳沟槽两侧槽壁靠近时，微纳沟槽两侧槽壁上有更多的导电银粒子相互接触，致使整体的导电性提升，电阻减小；而拉伸应力会使得微纳沟槽两侧槽壁相互远离，微纳沟槽两侧槽壁上的接触的导电银粒子变少，致使整体的导电性降低，电阻增大。电阻变化率与应变量的关系方程式为：

△R/R₀＝K·△ε

方程式中，△R为电阻变化值，R₀为初始电阻值，K为灵敏度系数，△ε为应变量(是指形变的百分比，例如线应变△ε＝Δl╱l)；K可通过实验预先测试并标定，则仅通过测试电阻变化率，即可计算出被测件的应变量的值。

本发明实施例还提供一种如上任一所述的全向感知仿生应变传感器的制备方法，其中，包括步骤：

A、提供一柔弹性基底；

B、然后在所述柔弹性基底上制备微纳沟槽阵列，所述微纳沟槽阵列凹设于所述柔弹性基底；所述微纳沟槽阵列包括N条相同的微纳沟槽，所述微纳沟槽围绕虚拟中心圆的圆周均匀分布形成圆形阵列，N为大于1的整数；

C、接着覆盖所述柔弹性基底和所述微纳沟槽阵列制备一导电层；

D、最后在所述导电层上制备第一电极、第二电极。

在一种实施方式中，步骤B中，可通过但不限于机械切削、刻蚀、飞秒激光等减材制造的方式在所述柔弹性基底上制备微纳沟槽阵列。

在一种实施方式中，步骤C中，可通过但不限于溅射、气相沉积、蒸镀、自生长等方式制备一导电层。

本实施例的全向感知仿生应变传感器的制备方法简单，操作要求低，利于实现批量生产。

下面通过具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

(1)全向感知仿生应变传感器的制备

(1.1)提供一聚二甲基硅氧烷(PDMS)基底；

(1.2)然后通过机械切削的方式在聚二甲基硅氧烷基底上制备微纳沟槽阵列，所述微纳沟槽阵列凹设于聚二甲基硅氧烷基底；所述微纳沟槽阵列包括24条相同的微纳沟槽，所述微纳沟槽围绕虚拟中心圆的圆周均匀分布形成圆形阵列；

(1.3)接着通过溅射覆盖PDMS基底和微纳沟槽阵列镀一银纳米粒子层；

(1.4)最后在银纳米粒子层上制备第一电极、第二电极，第一电极为铜片，第二电极为导电银胶，即得到全向感知仿生应变传感器，其立体结构如图8所示，包括PDMS基底1、弧形微纳沟槽2绕虚拟中心圆的圆周均匀分布形成的圆形微纳沟槽阵列22、银纳米粒子层3、铜片电极11和导电银胶电极12。

(2)对该实施例制得的全向感知仿生应变传感器的结构进行表征

(2.1)用激光扫描共聚焦显微镜对全向感知仿生应变传感器的微纳沟槽阵列及其截面(O-O'为截面位置)进行表征，微纳沟槽阵列的局部形貌如图9所示，其截面形貌如图10(a-d)所示，可知，微纳沟槽阵列的局部为圆形的一部分，微纳沟槽为弧形，微纳沟槽中还包含有多个更细小的具有不同尺度的子沟槽，这种具有多种尺度子沟槽的微纳沟槽形成的微纳沟槽阵列有助于提升全向感知仿生应变传感器的灵敏性。

(2.2)用扫描电子显微镜(scanning electron microscope，SEM)对全向感知仿生应变传感器进行测试，测得的全向感知仿生应变传感器的部分形貌如图11所示，进一步表明全向感知仿生应变传感器中有微纳沟槽的存在，且微纳沟槽含有多个具有不同尺度的子沟槽。

(2.3)用能谱仪(Energy Dispersive Spectrometer，EDS)配合扫描电子显微镜(scanning electron microscope，SEM)对全向感知仿生应变传感器的截面进行测试，测试结果如图12(a，b)所示，Ag纳米粒子有溅射在微纳沟槽表面。

(3)对该实施例制得的全向感知仿生应变传感器的性能进行评价

(3.1)灵敏度表征：对全向感知仿生应变传感器施加一定的外力，导致传感器进行弯曲发生应变，通过Keysight万用表记录瞬时电阻值，形成的电阻变化率(△R/R0)随应变量(△ε)的变化如图13所示，可知△ε≤0.41％(Stage1)的范围内，全向感知仿生应变传感器的灵敏度系数K₁＝1220；0.41％＜△ε≤0.64(Stage2)的范围内，全向感知仿生应变传感器的灵敏度系数K₂＝18750；表明：相对于传统的电阻应变片(灵敏度仅为2)，本发明的全向感知仿生应变传感器具有很高的灵敏度。

(3.2)如图14(a-c)所示，将全向感知仿生应变传感器贴在平板上，以全向感知仿生应变传感器为圆心，在圆周确定4个对称的位置(位置①、②、③、④)，将直径(diameter，D)为8mm、质量(mass，m)为3.48g的球从确定的4个位置上方的预定高度(h≈20cm)处依次自由落下，根据能量转化定律，小球将在桌面进行如14(b)所示的弹跳行为，全向感知仿生应变传感器对不同位置的球下落弹跳行为的响应如图15所示，表明本发明的全向感知仿生应变传感器对来自四个方向的落珠振动均有响应。

(3.3)如图16所示，将全向感知仿生应变传感器分别以偏离竖直方向0°、30°、45°、60°贴在人的脉搏处，记录手腕脉搏(wrist pulse)时不同贴片角度的全向感知仿生应变传感器对脉搏振动的响应如图17(a-d，e为d图中实线框内的部分的放大图)所示，可知本发明的全向感知仿生应变传感器对脉搏振动具有均一响应，不受贴片角度的影响，表明本发明的全向感知仿生应变传感器的应变测量的稳定性好。

(3.4)在应变量△ε＝0.198％、循环7000次的范围内，全向感知仿生应变传感器的电阻变化率随循环次数的变化如图18(b为a图中虚线框内的部分的放大图)所示，表明本发明的全向感知仿生应变传感器的应变测量的重现性好。

综上所述，本发明提供的全向感知仿生应变传感器含有在柔弹性基底上设置的围绕虚拟中心圆的圆周均匀分布的微纳沟槽形成的圆形阵列，其感知来自任何方向的平面应力应变，从而实现对全向的应变测量，灵敏度高；同时可避免在应变传感器中心处出现过度的应力集中效应，从而增强了测量的重现性、准确度；此外，本发明的全向感知仿生应变传感器结构简单，具有很好的耐用性。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种全向感知仿生应变传感器，其特征在于，包括柔弹性基底，凹设于所述柔弹性基底的微纳沟槽阵列，覆盖所述柔弹性基底和所述微纳沟槽阵列的导电层，及设于所述导电层上的第一电极、第二电极；所述微纳沟槽阵列包括N条相同的微纳沟槽，所述微纳沟槽围绕虚拟中心圆的圆周均匀分布形成圆形阵列，N为大于1的整数。

2.根据权利要求1所述的全向感知仿生应变传感器，其特征在于，在虚拟中心圆的圆周上，所述微纳沟槽之间无交汇。

3.根据权利要求1所述的全向感知仿生应变传感器，其特征在于，所述微纳沟槽的形貌为弧形。

4.根据权利要求3所述的全向感知仿生应变传感器，其特征在于，所述微纳沟槽的延长线穿过虚拟中心圆的圆心。

5.根据权利要求4所述的全向感知仿生应变传感器，其特征在于，所述微纳沟槽阵列的设计符合：c<a/2，c<b/2；其中，a、b分别为所述柔弹性基底的长、宽，c为所述微纳沟槽延伸至虚拟中心圆的圆心时对应的弦长。

6.根据权利要求4所述的全向感知仿生应变传感器，其特征在于，所述微纳沟槽阵列的设计符合：2δ为所述微纳沟槽延伸至虚拟中心圆的圆心时对应的圆心角。

7.根据权利要求1所述的全向感知仿生应变传感器，其特征在于，所述柔弹性基底的材料选自环氧树脂、热塑性聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚偏氟乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯型嵌段共聚物、天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、硅橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、氟橡胶、聚二甲基硅氧烷、苯乙烯类热塑性弹性体、烯烃类热塑性弹性体、二烯类热塑性弹性体、氯乙烯类热塑性弹性体、聚酰胺类热塑性弹性体、热塑性硫化橡胶中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的全向感知仿生应变传感器，其特征在于，所述导电层的材料选自碳纳米粒子、金纳米粒子、铂纳米粒子、银纳米粒子、铜纳米粒子、铝硼合金、铝铬合金、铁锰合金、铝铬钇合金、银铜钯合金中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的全向感知仿生应变传感器，其特征在于，所述第一电极的材料、所述第二电极的材料独立地选自铜、银、铁、钨、石墨、钢、铜钨合金、银钨合金中的一种或多种。

10.一种如权利要求1-9任一所述的全向感知仿生应变传感器的制备方法，其特征在于，包括步骤：

A、提供一柔弹性基底；

B、然后在所述柔弹性基底上制备微纳沟槽阵列，所述微纳沟槽阵列凹设于所述柔弹性基底；所述微纳沟槽阵列包括N条相同的微纳沟槽，所述微纳沟槽围绕虚拟中心圆的圆周均匀分布形成圆形阵列，N为大于1的整数；

C、接着覆盖所述柔弹性基底和所述微纳沟槽阵列制备一导电层；

D、最后在所述导电层上制备第一电极、第二电极。

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