CN112665764B - 压电式柔性滑觉传感器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于柔性滑觉传感器领域，具体涉及一种压电式柔性滑觉传感器及其制备方法，柔性滑觉传感器从下至上依次由柔性基底层、压电式力敏感层和表面封装层组成；所述压电式力敏感层由压电电容传感单元和电极引线组成，n根压电电容传感单元以同心圆形排列形成压电电容传感阵列，所述压电电容传感单元由芯‑壳结构纳米纤维和半包裹导电涂层组成，每根芯‑壳结构纳米纤维从内至外依次为导电芯、压电壳，压电壳嵌于导电芯和半包裹导电涂层中间，形成压电电容传感单元，在外力作用下，压电壳产生极化，在导电芯和半包裹导电涂层上产生电荷。本发明具有柔性适于曲面装载、响应速度快、传感单元分布密度大、可实现滑移预测的优点。

Description

压电式柔性滑觉传感器及其制备方法

技术领域

本发明属于柔性滑觉传感器领域，具体涉及一种压电式柔性滑觉传感器及其制备方法。

背景技术

据2006年中国第二次残疾人抽样调查显示，我国肢体残疾患者数量高达2412万人，约占总人口数的1.83%，其中截肢患者约226万人。在这些截肢患者中，假肢手存在重大需求。假肢手从出现开始经历了不断的改进，从开始的以装饰为主的美容假肢手，到后来的通过人体其他部位肌肉的牵拉作用实现运动控制的机械假肢手，最终向智能假肢手这一方向发展。智能假肢手相较于传统机械假肢手最大的区别在于其操作模式从过去的“单向”、“开环”模式向“双向”、“闭环”模式转变。在这一转变过程中，触觉感知起着不可或缺的重要作用。广义的触觉是指接触觉、压觉、滑觉、温度觉和痛觉的综合，而狭义的触觉则单指接触面上的力学感知，包括接触觉、压觉和滑觉。目前的假肢手触觉传感技术研究主要集中在接触力的检测上，因为接触力的感知是实现假肢手稳定抓取的首要条件。但是，随着对假肢手精细操作和人机交互需求的提高，对滑移信息的需求越来越迫切，尤其是对易碎物体和表面光滑物体的抓取操作，需要依据滑移信息的反馈来调整抓取力，使最终施加在物体上的抓取力略大于克服重力所需的最小抓握力值，既保证物体不滑落又避免力过大而损伤物体。

由于假肢手应用过程面对的环境是非结构化的，抓取对象类型、表面特性、抓取力多种多样，配备的滑觉感知系统需要具备对未知物体抓握时的滑移检测特别是预判能力。然而，现有的两种人工滑移检测方法：基于摩擦锥概念的滑移检测方法和基于摩擦微振动信号的滑移检测方法受限于判断阈值受抓取力、抓取对象等因素的影响无法实现未知物体抓取时的滑移预判。与人工滑移检测系统不同，人体滑觉感知系统能很好地实现非结构化环境下的滑移预判，以此为反馈信号调整抓取力，最终能保证任何抓取条件下，施加在物体上的抓取力只比克服重力所需的最小抓握力值大10~40%。神经生理学研究表明，人体之所以能实现准确的滑移预判是因为人手皮肤上分布着高密度的动态触觉小体，这些小体能感知人手与物体接触面在整体滑移发生前粘/滑阶段局部微滑动点的摩擦振动信号及这些点的分布区域，人体以此信息为特征参数来定量评估微滑动程度，实现滑移预判。但是要测量滑动点分布位置和区域就需要高密度的柔性适于曲面装载的动态力传感阵列，现有的滑觉传感器无法满足这一要求。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种压电式柔性滑觉传感器及其制备方法。

本发明所采取的技术方案如下：一种压电式柔性滑觉传感器，柔性滑觉传感器从下至上依次由柔性基底层、压电式力敏感层和表面封装层组成；

所述柔性基底层为表面平滑的PDMS空心半球薄层，起支撑作用；

所述压电式力敏感层由n根压电电容传感单元和n+1根电极引线组成，n根压电电容传感单元以同心圆形排列形成压电电容传感阵列，其中n根电极引线与n根压电电容传感单元的半包裹导电涂层分别连接，作为外电极引线，用于导通半包裹导电涂层与放大电路正输入端，另外一根电极引线与n根压电电容传感单元的导电芯均连接，作为内电极引线，用于导通导电芯与放大电路负输入端；所述压电电容传感阵列从柔性基底层的球面顶端开始沿曲面往下布置，均匀间隔设置；

所述表面封装层为表面平滑的PDMS空心半球薄层，起保护作用，所述表面封装层的内径与柔性基底层的外径适配；

所述压电电容传感单元由芯-壳结构纳米纤维和半包裹导电涂层组成，每根芯-壳结构纳米纤维从内至外依次为导电芯、压电壳，压电壳嵌于导电芯和半包裹导电涂层中间，形成压电电容传感单元，在外力作用下，压电壳产生极化，在导电芯和半包裹导电涂层上产生电荷。

所述n根外电极引线与n根半包裹导电涂层分别连接；在27根芯-壳结构纳米纤维的一端，使用有机极性的银胶溶液溶解一段压电壳，露出里面的导电芯，用于连接内电极引线。

如上述的压电式柔性滑觉传感器的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将PDMS预聚物与固化剂混合，搅拌均匀后抽真空去气泡，注入到半球型凹沉铝合金模具中，用半球型凸起铝合金模具做封盖，完成固化后，得到两种尺寸的表面平滑的PDMS空心半球薄层，分别作为柔性基底层和表面封装层；

步骤二、将PEDOT:PSS与聚乙烯吡咯烷酮和二甲基甲酰胺混合，得到导电芯聚合物溶液；将DMF和丁酮混合得到DMF/MEK共溶剂，取聚偏二氟乙烯－三氟乙烯共聚物加入到DMF/MEK共溶剂中，得到PVDF-TrFE压电壳溶液；

步骤三、把导电芯聚合物溶液抽入注射器并安装于力控电纺丝平台双通道微量注射泵连接同轴针头内孔的注射通道上，将PVDF-TrFE压电壳溶液抽入注射器并安装于力控电纺丝平台双通道微量注射泵连接同轴针头外孔的注射通道上，使PVDF-TrFE压电壳溶液环形包裹导电芯聚合物溶液；调整喷嘴到柔性基底层的垂直距离，柔性基底层作为打印基板，与四轴联动平台连接，可实现X/Y/Z三轴方向上的平移且可绕Z轴旋转；

步骤四、调节移动平台，使其平移到指定位置，再沿Z轴旋转，设置好喷头流量，当针嘴处出现小液滴时，打开高压电源，调节电场强度，使针头溶液产生泰勒锥形状，开始纺丝；当柔性基底层上绘制出一根均匀的圆弧形芯-壳结构纳米纤维后；移动平台沿Z轴平移指定距离，绘制第二根芯-壳结构纳米纤维，以此类推，共绘制出n根芯-壳结构纳米纤维；n根芯-壳结构纳米纤维以同心圆形排列，从空心半球柔性基底层顶端开始沿曲面往下布置，芯-壳结构纳米纤维从内至外依次为导电芯和压电壳；

步骤五、在芯-壳结构纳米纤维的一端，使用有机极性的银胶溶液溶解一段压电壳，露出里面的导电芯，用于后期连接内电极引线；

步骤六、制作用于溅射工艺的掩模板，用于溅射导电金属，一次性得到覆盖于压电壳上方的半包裹导电涂层和用作电极引线的n+1根导电电极；

步骤七、使用定位平台，将掩模板放于柔性基底层的正上方，使掩模板上的窗口图案与柔性基底层上的芯-壳结构纳米纤维阵列完全对应，用溅射的工艺，得到覆盖于压电壳上方的半包裹导电涂层和用作电极引线的n+1根导电电极，其中1根内电极引线与n根纳米纤维一端露出的导电芯连接，用于导通导电芯与放大电路负输入端；n根外电极引线分别与纳米纤维另一端的压电壳上方的半包裹导电涂层相连，用于导通半包裹导电涂层与放大电路正输入端，至此完成所需的压电式力敏感层的制作；

步骤八、使用定位平台，将柔性基底层、压电式力敏感层和表面封装层合成一体，制备出所述的压电式柔性滑觉传感器。

优选的，步骤六中，掩模板的制备过程如下：

在软件上绘制出柔性基底层及同心圆形排列的芯-壳结构纳米纤维阵列模型，将模型沿柔性基底层垂直法线方向投影到正上方的平面上，得到应用于芯-壳结构纳米纤维阵列上的半包裹导电涂层的图案；再用软件绘制出n+1根电极引线的图案，其中1根内电极引线与n根纳米纤维一端露出的导电芯的部分连接；n根外电极引线分别与纳米纤维另一端的压电壳上方的半包裹导电涂层图案相连；设置所绘图案的线条作为进行金属溅射工艺时的掩模板的窗口图案；根据此图案，用不锈钢做出专用于导电金属溅射工艺的掩模板。

本发明的有益效果如下：本发明具有柔性适于曲面装载、响应速度快、传感单元分布密度大、可实现滑移预测的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

图1是本发明压电式柔性滑觉传感器的分层爆炸图；

图2是本发明制作柔性基底层和表面封装层的模具的装配图；

图3是本发明压电电容传感单元的结构放大图；

图4是本发明压电电容传感单元的工作原理图；

图5是本发明用于溅射工艺的掩模板俯视图；

图6是本发明压电式力敏感层和柔性基底层的等轴视图；

图7是本发明压电式柔性滑觉传感器的整体装配图；

图中，1、柔性基底层；2、压电式力敏感层；3、表面封装层；4、半球型凸起铝合金模具；5、半球型凹沉铝合金模具；6、导电芯；7、压电壳；8、半包裹导电涂层；9、掩模板；10、内电极引线；11、外电极引线。

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，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

本发明所提到的方向和位置用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「顶部」、「底部」、「侧面」等，仅是参考附图的方向或位置。因此，使用的方向和位置用语是用以说明及理解本发明，而非对本发明保护范围的限制。

如图1所示，本发明的压电式柔性滑觉传感器从下至上依次由柔性基底层1、压电式力敏感层2和表面封装层3组成。

如图1、图2所示，所述柔性基底层1为表面平滑的PDMS空心半球薄层，由半球型凸起铝合金模具4和半球型凹沉铝合金模具5制得，外球面半径为10mm，厚度为0.5mm，起支撑作用；所述表面封装层3也为表面平滑的PDMS空心半球薄层，由铝合金模具制得，外球面半径为10.5mm，厚度为0.5mm，覆盖在压电式力敏感层2上，起保护作用。

如图1所示，压电式力敏感层2由27根同心圆形排列的压电电容传感单元阵列和28根电极引线组成；所述压电电容传感单元阵列从空心半球柔性基底层1顶端开始沿曲面往下布置，均匀间隔0.5mm。

如图3、图4所示，每个压电电容传感单元由芯-壳结构纳米纤维和半包裹导电涂层8组成，每根芯-壳结构纳米纤维从内至外依次为导电芯6、压电壳7，由力控电纺同轴直写工艺制得，即每个压电电容传感单元从内至外依次为导电芯6、压电壳7和半包裹导电涂层8。在27根芯-壳结构纳米纤维的一端，使用有机极性的银胶溶液溶解一段压电壳7，露出里面的导电芯6，长度1mm，用于后期连接内电极引线10；

如图5、图6所示，制作用于溅射工艺的掩模板9，掩模板窗口图案宽度为0.01mm，用于溅射导电金属（铜金属），一步得到覆盖于压电壳7上方的半包裹导电涂层8（铜金属）和用作电极引线的28根导电电极（铜金属）。其中同心圆形排列的圆弧形窗口对应芯-壳结构纳米纤维阵列，溅射后得到压电壳7上方的半包裹导电涂层8；27根用于制作电极引线的直线窗口分别与27根同心圆形排列的圆弧形窗口图案的一端相连；溅射后得到与27根半包裹导电涂层8分别连接的27根导电电极，作为外电极引线11，用于导通半包裹导电涂层8与放大电路正输入端。另外1根未和其他曲线连接的直线窗口对应在27根纳米纤维一端露出的导电芯6的位置，溅射后得到与27根纳米纤维一端露出的导电芯6连接的导电电极，作为内电极引线10，用于导通导电芯6与放大电路负输入端。至此完成所需的压电式力敏感层2的制作。

如图7所示，将柔性基底层1、压电式力敏感层2和表面封装层3应用定位平台合成一体，制备出所述的压电式柔性滑觉传感器12。

如图4、图7所示，整个滑觉传感单元的工作原理如下：每个压电电容传感单元从内至外依次为导电芯6、压电壳7和半包裹导电涂层8，压电壳7嵌于导电芯6和半包裹导电涂层8中间，形成压电电容传感单元，在外力作用下，压电壳7产生极化，在导电芯6和半包裹导电涂层8上产生电荷。外电极引线11导通半包裹导电涂层8与放大电路正输入端，内电极引线10导通导电芯6与放大电路负输入端。当柔性滑觉传感器12与物体接触面产生相对滑动时，滑移微振动现象从接触区外围向中心逐渐扩展，在微振动力的作用下同心圆形排列的压电电容传感单元阵列由外围至中心逐渐产生压电电荷，通过对比每根纤维输出电荷的量及产生电荷的先后顺序，可以实现滑移预测。

完成该压电式柔性滑觉传感器的制作步骤如下：

步骤一、将Sylgard184 PDMS预聚物与固化剂以10:1的质量比混合，搅拌均匀后抽真空去气泡，注入到半径为10mm的半球型凹沉铝合金模具5中，用带有半径为9.5mm的半球型凸起铝合金模具4做封盖，按顺序拧好紧固螺钉，放入80℃的恒温箱，固化3小时，得到外球面半径为10mm，厚度为0.5mm的PDMS空心半球型薄层，作为柔性基底层1，起支撑作用。

步骤二、取适量的PEDOT:PSS（Aldrich公司，2%水溶液)，与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和二甲基甲酰胺(DMF)以8：1：25的质量比混合，搅拌均匀后，得到导电芯聚合物溶液。将DMF和丁酮（MEK）以1:3的质量比混合得到DMF/MEK共溶剂；取适量聚偏二氟乙烯－三氟乙烯共聚物（PVDF-TrFE），加入到DMF/MEK共溶剂中，得到质量浓度为14%(w/v)的PVDF-TrFE压电壳溶液。

步骤三、把导电芯聚合物溶液抽入注射器并安装于力控电纺丝平台双通道微量注射泵连接同轴针头内孔的注射通道上，将PVDF-TrFE压电壳溶液抽入注射器并安装于力控电纺丝平台双通道微量注射泵连接同轴针头外孔的注射通道上，使PVDF-TrFE压电壳溶液环形包裹导电芯聚合物溶液；调整喷嘴到柔性基底层1的垂直距离为7cm；柔性基底层1作为打印基板，与四轴联动平台连接，可实现X/Y/Z三轴方向上的平移且可绕Z轴旋转。

步骤四、调节移动平台，使其平移到指定位置，再沿Z轴旋转，设置好喷头流量，当针嘴处出现小液滴时，打开高压电源，调节电场强度，使针头溶液产生泰勒锥形状，开始纺丝；当柔性基底层1上绘制出一根均匀的圆弧形芯-壳结构纳米纤维后；移动平台沿Z轴平移指定距离，绘制第二根芯-壳结构纳米纤维，以此类推，共绘制出27根芯-壳结构纳米纤维；27根芯-壳结构纳米纤维阵列以同心圆形排列，从空心半球柔性基底层1顶端开始沿曲面往下布置，均匀间隔0.5mm。芯-壳结构纳米纤维从内至外依次为导电芯6和压电壳7。

步骤五、在27根芯-壳结构纳米纤维的一端，使用有机极性的银胶溶液溶解一段压电壳7，露出里面的导电芯6，长度1mm，用于后期连接内电极引线10；

步骤六、制作用于溅射工艺的掩模板9，用于溅射导电金属（铜金属），一次性得到覆盖于压电壳7上方的半包裹导电涂层8和用作电极引线的28根导电电极。在软件上绘制出柔性基底层1及同心圆形排列的芯-壳结构纳米纤维阵列模型，将模型沿柔性基底层1垂直法线方向投影到正上方的平面上，得到应用于芯-壳结构纳米纤维阵列上的半包裹导电涂层8的图案；再用软件绘制出28根电极引线的图案，其中1根内电极引线10与27根纳米纤维一端露出的导电芯6的部分连接；27根外电极引线11分别与纳米纤维另一端的压电壳7上方的半包裹导电涂层8图案相连；设置所绘图案的线条宽度为0.01mm作为进行金属溅射工艺时的掩模板的窗口图案；根据此图案，用不锈钢做出专用于导电金属溅射工艺的掩模板9；

步骤七、使用定位平台，将掩模板9放于柔性基底层1的正上方，使掩模板9上的窗口图案与柔性基底层1上的芯-壳结构纳米纤维阵列完全对应，用溅射的工艺，得到覆盖于压电壳7上方的半包裹导电涂层8和用作电极引线的28根导电电极，其中1根内电极引线10与27根纳米纤维一端露出的导电芯6连接，用于导通导电芯6与放大电路负输入端；27根外电极引线11分别与纳米纤维另一端的压电壳7上方的半包裹导电涂层8相连，用于导通半包裹导电涂层8与放大电路正输入端，至此完成所需的压电式力敏感层2的制作。

步骤八、使用步骤（1）中同样的工艺，将Sylgard184 PDMS预聚物与固化剂以10:1的质量比混合，搅拌均匀后抽真空去气泡，注入到半径为10.5mm的半球型凹沉铝合金模具中，用带有半径为10mm的半球型凸起铝合金模具做封盖，按顺序拧好紧固螺钉，放入80℃的恒温箱，固化3小时，得到外球面半径为10.5mm，厚度为0.5mm的PDMS空心半球型薄层，作为表面封装层3。

步骤九、使用定位平台，将柔性基底层1、压电式力敏感层2和表面封装层3合成一体，制备出所述的压电式柔性滑觉传感器12。

按照以上步骤，制造出来的传感器拥有滑觉检测功能，同时具有柔性适于曲面装载的特点，对机器人手、假肢手等复杂非规则曲面具有很好的适应性。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (4)

1.一种压电式柔性滑觉传感器，其特征在于：柔性滑觉传感器从下至上依次由柔性基底层（1）、压电式力敏感层（2）和表面封装层（3）组成；

所述柔性基底层（1）为表面平滑的PDMS空心半球薄层，起支撑作用；

所述压电式力敏感层（2）由n根压电电容传感单元和n+1根电极引线组成，n根压电电容传感单元以同心圆形排列形成压电电容传感阵列，其中n根电极引线与n根压电电容传感单元的半包裹导电涂层（8）分别连接，作为外电极引线（11），用于导通半包裹导电涂层（8）与放大电路正输入端，另外一根电极引线与n根压电电容传感单元的导电芯（6）均连接，作为内电极引线（10），用于导通导电芯（6）与放大电路负输入端；所述压电电容传感阵列从柔性基底层（1）的球面顶端开始沿曲面往下布置，均匀间隔设置；

所述表面封装层（3）为表面平滑的PDMS空心半球薄层，起保护作用，所述表面封装层（3）的内径与柔性基底层（1）的外径适配；

所述压电电容传感单元由芯-壳结构纳米纤维和半包裹导电涂层（8）组成，每根芯-壳结构纳米纤维从内至外依次为导电芯（6）、压电壳（7），压电壳（7）嵌于导电芯（6）和半包裹导电涂层（8）中间，形成压电电容传感单元，在外力作用下，压电壳（7）产生极化，在导电芯（6）和半包裹导电涂层（8）上产生电荷。

2.根据权利要求1所述的压电式柔性滑觉传感器，其特征在于：所述n根外电极引线（11）与n根半包裹导电涂层（8）分别连接；在27根芯-壳结构纳米纤维的一端，使用有机极性的银胶溶液溶解一段压电壳（7），露出里面的导电芯（6），用于连接内电极引线（10）。

3.如权利要求1或2所述的压电式柔性滑觉传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将PDMS预聚物与固化剂混合，搅拌均匀后抽真空去气泡，注入到半球型凹沉铝合金模具（5）中，用半球型凸起铝合金模具（4）做封盖，完成固化后，得到两种尺寸的表面平滑的PDMS空心半球薄层，分别作为柔性基底层（1）和表面封装层（3）；

步骤二、将PEDOT:PSS与聚乙烯吡咯烷酮和二甲基甲酰胺混合，得到导电芯聚合物溶液；将二甲基甲酰胺和丁酮混合得到二甲基甲酰胺/丁酮共溶剂，取聚偏二氟乙烯－三氟乙烯共聚物加入到二甲基甲酰胺/丁酮共溶剂中，得到PVDF-TrFE压电壳溶液；

步骤三、把导电芯聚合物溶液抽入注射器并安装于力控电纺丝平台双通道微量注射泵连接同轴针头内孔的注射通道上，将PVDF-TrFE压电壳溶液抽入注射器并安装于力控电纺丝平台双通道微量注射泵连接同轴针头外孔的注射通道上，使PVDF-TrFE压电壳溶液环形包裹导电芯聚合物溶液；调整喷嘴到柔性基底层（1）的垂直距离，柔性基底层（1）作为打印基板，与四轴联动平台连接，可实现X/Y/Z三轴方向上的平移且可绕Z轴旋转；

步骤四、调节移动平台，使其平移到指定位置，再沿Z轴旋转，设置好喷头流量，当针嘴处出现小液滴时，打开高压电源，调节电场强度，使针头溶液产生泰勒锥形状，开始纺丝；当柔性基底层（1）上绘制出一根均匀的圆弧形芯-壳结构纳米纤维后；移动平台沿Z轴平移指定距离，绘制第二根芯-壳结构纳米纤维，以此类推，共绘制出n根芯-壳结构纳米纤维；n根芯-壳结构纳米纤维以同心圆形排列，从空心半球柔性基底层（1）顶端开始沿曲面往下布置，芯-壳结构纳米纤维从内至外依次为导电芯（6）和压电壳（7）；

步骤五、在芯-壳结构纳米纤维的一端，使用有机极性的银胶溶液溶解一段压电壳（7），露出里面的导电芯（6），用于后期连接内电极引线（10）；

步骤六、制作用于溅射工艺的掩模板（9），用于溅射导电金属，一次性得到覆盖于压电壳（7）上方的半包裹导电涂层（8）和用作电极引线的n+1根导电电极；

步骤七、使用定位平台，将掩模板（9）放于柔性基底层（1）的正上方，使掩模板（9）上的窗口图案与柔性基底层（1）上的芯-壳结构纳米纤维阵列完全对应，用溅射的工艺，得到覆盖于压电壳（7）上方的半包裹导电涂层（8）和用作电极引线的n+1根导电电极，其中1根内电极引线（10）与n根纳米纤维一端露出的导电芯（6）连接，用于导通导电芯（6）与放大电路负输入端；n根外电极引线（11）分别与纳米纤维另一端的压电壳（7）上方的半包裹导电涂层（8）相连，用于导通半包裹导电涂层（8）与放大电路正输入端，至此完成所需的压电式力敏感层（2）的制作；

步骤八、使用定位平台，将柔性基底层（1）、压电式力敏感层（2）和表面封装层（3）合成一体，制备出所述的压电式柔性滑觉传感器（12）。

4.根据权利要求3所述的压电式柔性滑觉传感器的制备方法，其特征在于：步骤六中，掩模板（9）的制备过程如下：

在软件上绘制出柔性基底层（1）及同心圆形排列的芯-壳结构纳米纤维阵列模型，将模型沿柔性基底层（1）垂直法线方向投影到正上方的平面上，得到应用于芯-壳结构纳米纤维阵列上的半包裹导电涂层（8）的图案；再用软件绘制出n+1根电极引线的图案，其中1根内电极引线（10）与n根纳米纤维一端露出的导电芯（6）的部分连接；n根外电极引线（11）分别与纳米纤维另一端的压电壳（7）上方的半包裹导电涂层（8）图案相连；设置所绘图案的线条作为进行金属溅射工艺时的掩模板的窗口图案；根据此图案，用不锈钢做出专用于导电金属溅射工艺的掩模板（9）。

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