CN113607310B - 柔性压阻传感器的大规模制备方法 - Google Patents

柔性压阻传感器的大规模制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113607310B
CN113607310B CN202110610354.8A CN202110610354A CN113607310B CN 113607310 B CN113607310 B CN 113607310B CN 202110610354 A CN202110610354 A CN 202110610354A CN 113607310 B CN113607310 B CN 113607310B
Authority
CN
China
Prior art keywords
flexible substrate
flexible
micro
roller
nano
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110610354.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113607310A (zh
Inventor
刘锋
马丽筠
郭宣啟
李世峰
雷骁
吴伟光
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University WHU
Original Assignee
Wuhan University WHU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University WHU filed Critical Wuhan University WHU
Priority to CN202110610354.8A priority Critical patent/CN113607310B/zh
Publication of CN113607310A publication Critical patent/CN113607310A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113607310B publication Critical patent/CN113607310B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00349—Creating layers of material on a substrate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00436—Shaping materials, i.e. techniques for structuring the substrate or the layers on the substrate
    • B81C1/00444—Surface micromachining, i.e. structuring layers on the substrate
    • B81C1/0046—Surface micromachining, i.e. structuring layers on the substrate using stamping, e.g. imprinting
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/02—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

本发明提供柔性压阻传感器的大规模制备方法，包括：步骤1.柔性基片由送料滚筒传送至加热滚筒与凸版压印滚筒之间，经压印得到微纳结构；步骤2.压印后的柔性基片经冷却，表面微纳结构得以稳定；步骤3.柔性基片传送至导电纳米材料喷涂装置下方，导电油墨通过模版后定量喷涂在柔性基片的微纳结构上；步骤4.柔性基片被传送至烘干装置，烘干后形成纳米导电层；步骤5.封装胶通过模版定量喷涂在柔性基片上传感单元的间隙处；步骤6.送料滚筒将表面带有叉指电极的柔性膜传送至柔性基片上方，将柔性膜上的叉指电极与柔性基片上的微纳结构单元进行对准，面对面贴附在一起；步骤7.固化封装胶完成封装；随后，将柔性压阻传感器传送至收料滚筒。

Description

柔性压阻传感器的大规模制备方法
技术领域
本发明属于柔性压阻传感器领域，具体涉及柔性压阻传感器的大规模制备方法。
背景技术
柔性压阻式压力传感器作为柔性压力传感器的重要分支，具有结构简单、稳定性好、 信号易获取等特点，在软机器人、人机界面、健康状况监测、电子皮肤等领域具有广泛的应用前景。灵敏度是柔性压阻传感器的关键性能指标和研究重点。通过在传感单元表 面产生微纳结构如微锥、微柱、微金字塔、微球和脊形等微纳结构可有效提高柔性传感 器的灵敏度。
精准化、大规模、低成本在传感单元表面制备微纳结构是这类柔性压阻传感器应用 的关键。目前，柔性压阻传感器上的微纳结构主要通过将模板上的微纳结构转移到柔性衬底上来实现。而模板表面的微纳结构常采用光刻工艺和天然材料模板两种方法进行制备。光刻工艺虽然能对表面微纳结构进行精准化控制，但工艺复杂、成本高、不易于大 幅面制备。采用天然材料作为模板制作，例如采用荷叶、芭蕉叶、砂纸、和花瓣等表面 作为天然的模板，然而微纳结构的尺寸及形状无法进行设计和精准控制。以上方法无法 同时达到精准控制、大规模、低成本制备的要求，阻碍了柔性压阻传感器的商业应用。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供柔性压阻传感器的大规模制备 方法，实现大规模、低成本制备柔性压阻传感器。
本发明为了实现上述目的，采用了以下方案：
本发明提供一种柔性压阻传感器的大规模制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：柔性基片由送料滚筒传送至加热滚筒与凸版压印滚筒之间，加热滚筒加热柔性基片使其处于热塑性状态，凸版压印滚筒压印柔性基片产生塑性变形，在柔性基片 表面得到与凸版压印滚筒表面微纳结构对应的结构；
步骤2：压印后的柔性基片离开加热滚筒和凸版压印滚筒之间，经冷却后，表面微纳结构得以稳定；
步骤3：冷却后的柔性基片被传送至导电纳米材料喷涂装置下方，导电油墨由喷涂装置的喷嘴喷出，通过第一喷涂模版后定量喷涂在柔性基片的微纳结构上；
步骤4：表面带导电油墨的柔性基片被传送至烘干装置，通过高温烘烤，使导电纳米材料紧紧粘附在柔性基片微纳结构的表面，形成纳米导电层；
步骤5：表面带纳米导电层的柔性基片被传送至封装胶喷涂装置下方，封装胶通过第二喷涂模版定量喷涂在柔性基片上传感单元的间隙处；
步骤6：送料滚筒将表面带有叉指电极的柔性膜传送至表面带纳米导电层和封装胶 的柔性基片上方，将柔性膜上的叉指电极与柔性基片上的微纳结构单元进行对准，面对面贴附在一起；
步骤7：在预定固化条件下固化封装胶使得柔性膜与柔性基片牢固贴装在一起，完成柔性压阻传感器的封装；随后，将封装完成的柔性压阻传感器传送至收料滚筒，由此 实现柔性压阻传感器的大批量制备。
进一步，本发明还提供另一种柔性压阻传感器的大规模制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：柔性基片由送料滚筒传送往加热滚筒与凸版压印滚筒之间，与此同时在位于凸版压印滚筒上方的导电油墨涂覆装置中导电油墨由导电油墨存料盒中流出、经由上匀料辊和下匀料辊被均匀传输并涂覆至凸版压印滚筒的微结构上，加热滚筒加热柔性基片使其处于热塑性状态，表面均匀涂覆有导电油墨的凸版压印滚筒压印柔性基片产生塑性变形，在柔性基片表面得到与凸版压印滚筒表面微纳结构对应的微纳结构，并且柔性 基片表面的微纳结构上均匀附着有导电油墨；
步骤2：压印后表面带导电油墨的柔性基片离开加热滚筒和凸版压印滚筒之间，经冷却后，微纳结构得以稳定；
步骤3：微纳结构稳定后的柔性基片被传送至烘干装置，通过高温烘烤，使导电纳米材料紧紧粘附在柔性基片微纳结构的表面，形成纳米导电层；
步骤5：表面带纳米导电层的柔性基片被传送至封装胶喷涂装置下方，封装胶通过第二喷涂模版定量喷涂在柔性基片上传感单元的间隙处；
步骤6：送料滚筒将表面带有叉指电极的柔性膜传送至表面带纳米导电层和封装胶 的柔性基片上方，将柔性膜上的叉指电极与柔性基片上的微纳结构单元进行对准，面对面贴附在一起；
步骤7：在预定固化条件下固化封装胶使得柔性膜与柔性基片牢固贴装在一起，完成柔性压阻传感器的封装；随后，将封装完成的柔性压阻传感器传送至收料滚筒，由此 实现柔性压阻传感器的大批量制备。
优选地，本发明提供的柔性压阻传感器的大规模制备方法，还可以具有以下特征：柔性基片和柔性膜均采用具有较好柔韧性的热塑性材料，例如，可采用聚对苯二甲酸乙 二醇酯(PET)、聚氨酯(PU)或者聚碳酸酯(PC)等具有较好柔韧性的热塑性材料。
优选地，本发明提供的柔性压阻传感器的大规模制备方法，还可以具有以下特征：凸版压印滚筒表面包覆一层带微纳结构图形的金属膜，金属膜的微纳结构可通过激光直写、化学腐蚀、滚压、等离子刻蚀等技术实现。
优选地，本发明提供的柔性压阻传感器的大规模制备方法，还可以具有以下特征：导电油墨采用石墨烯、碳纳米管、碳黑、银纳米线或者纳米银颗粒等具有良好导电性的 纳米材料。
优选地，本发明提供的柔性压阻传感器的大规模制备方法，还可以具有以下特征：叉指电极采用导电性良好的非金属材料，如铜、铝、银、金等金属或氧化铟锡等非金属 材料，电极结构形式为叉指状。
优选地，本发明提供的柔性压阻传感器的大规模制备方法，还可以具有以下特征：在步骤2中，压印后的柔性基片离开加热滚筒和凸版压印滚筒后，自然经冷却定型。
优选地，本发明提供的柔性压阻传感器的大规模制备方法，还可以具有以下特征：在步骤7中，采用封装胶固化装置在预定固化条件下对封装胶进行固化。
优选地，本发明提供的柔性压阻传感器的大规模制备方法，还可以具有以下特征：步骤1至步骤7的操作为连续完成。
发明的作用与效果
1、本发明工艺路线简单、成本低、适用于大批量生产。采用激光直写、化学腐蚀、滚压、等离子刻蚀等工艺制备模板的微纳结构可实现精准控制、大幅面加工；采用凸版 压印工艺制备柔性压阻传感器灵敏单元的微纳结构，直接成型，工艺简单，适合大批量 生产；采用喷涂导电油墨并加热固化的工艺，可以精准涂覆，避免导电油墨的浪费。
2、所制备柔性压阻传感器具有高灵敏度。传感器敏感单元表面具有大量的微纳结构，可在外力作用下，产生相对较大的形变，从而保证了高灵敏度。
3、所制备柔性压阻传感器的灵敏度可调性好。凸版压印滚筒上的金属膜表面的微纳结构容易通过加工调整，从而可以实现柔性压阻传感器灵敏度的可调性。
附图说明
图1为本发明涉及的柔性压阻传感器的大规模制备方法的工艺路线图；
图2为本发明实施例中涉及的金属压印模板的结构示意图，其中(1)为立体图，(2)为截面图；
图3为本发明实施例中涉及的柔性基片处理前(1)和处理后(2)的表面结构的 示意图；
图4为本发明实施例中涉及的表面喷涂有导电纳米材料的柔性基片(1)、传感单元间隙涂有封装胶的柔性基片(2)、第一喷涂模版(3)和第二喷涂模版(4)的结构示 意图；
图5为本发明实施例中涉及的压印后的柔性基片(1)、表面喷涂有导电纳米材料的柔性基片(2)、单个柔性压阻传感器(3)的截面结构示意图；
图6为本发明实施例中涉及的单个柔性压阻传感单元的SEM图；
图7为本发明实施例中涉及的单个柔性压阻传感单元的灵敏度检测结果图；
图8为本发明涉及的另一种柔性压阻传感器的大规模制备方法的工艺路线图。
图中各标号含义为：1-送料滚筒、2-凸版压印滚筒、3-加热滚筒、4-导电材料喷涂装置(图1)/导电油墨涂覆装置(图8)、5-导电纳米材料烘干装置、6-封装胶喷涂装置、 7-送料滚筒、8-封装胶烘干装置(封装胶固化装置)、9-收料滚筒、101-柔性基片、102- 表面带微脊结构的柔性基片、103-表面喷涂有导电材料的柔性基片、104-传感单元间隙 涂有封装胶的柔性基片、105-组装好的柔性压阻传感器、401-第一喷涂模版、601-第二 喷涂模版、701-带叉指电极的柔性膜、1031-柔性基底层、1032-纳米材料导电层、1051- 叉指电极基底层、1052-叉指电极层。
具体实施方式
以下结合附图对本发明涉及的柔性压阻传感器的大规模制备方法的具体实施方案 进行详细地说明。
<实施例一>
如图1所示，本发明提供的柔性压阻传感器的大规模制备方法包括如下步骤：
步骤1：柔性基片101由送料滚筒1传送至加热滚筒3与凸版压印滚筒2之间，加 热滚筒加热柔性基片使其处于热塑性状态，凸版压印滚筒压印柔性基片产生塑性变形， 在柔性基片表面得到与凸版压印滚筒表面微纳结构对应的结构。
步骤2：压印后的柔性基片102离开加热滚筒和凸版压印滚筒之间，经冷却后，表面微纳结构得以稳定。
步骤3：冷却后的柔性基片被传送至导电材料喷涂装置4下方，导电油墨由喷涂装置的喷嘴喷出，通过第一喷涂模版401后定量喷涂在柔性基片的微纳结构上。
步骤4：表面带导电油墨的柔性基片103被传送至导电纳米材料烘干装置5，通过高温烘烤，使导电纳米材料紧紧粘附在柔性基片微纳结构的表面，形成纳米导电层。
步骤5：表面带纳米导电层的柔性基片被传送至封装胶喷涂装置6下方，封装胶通过第二喷涂模版601定量喷涂在柔性基片上传感单元的间隙处。
步骤6：送料滚筒7将表面带有叉指电极的柔性膜701传送至表面带导电层和封装胶的柔性基片104上方，将柔性膜701上的叉指电极与柔性基片104上的微纳结构单元 进行对准，面对面贴附在一起。
步骤7：采用封装胶烘干装置8于100℃温度固化封装胶使得柔性膜701与柔性基片104牢固贴附在一起，完成柔性压阻传感器的封装。随后，将封装完成的柔性压阻传 感器传送至收料滚筒9，由此实现了柔性压阻传感器的大批量制备。
具体地，本实施例一所提供的柔性压阻传感器的大规模制备方法为：
1)准备一块60m×1m×0.1mm的柔性PU膜101，将其缠绕在送料滚筒1上；采 用表面有30μm宽，40μm间距，30μm深周期性微槽的铜膜作为模板，将其贴附在凸 版压印滚筒2上，如图2所示；采用石墨烯导电油墨作为导电纳米材料，将其添加到导 电材料喷涂装置4的墨盒中；将加热滚筒3加热至150℃，将导电纳米材料烘干装置5 的温度升至110℃，将封装胶烘干装置8的温度升至100℃；整体机器的转速为 1m/min。
2)启动设备，PU膜101由送料滚筒1传送至加热滚筒3与凸版压印滚筒2之间， 加热滚筒加热PU膜使其处于热塑性状态，凸版压印滚筒压印PU膜产生塑性变形，在 PU膜表面得到与凸版压印滚筒表面微槽结构对应的微脊结构，如图3-(2)和图5-(1) 所示。
3)压印后的PU膜102离开加热滚筒和凸版压印滚筒之间，经自然冷却后，表面 微脊结构得以稳定。
4)冷却后的PU膜102，被传送至导电材料喷涂装置4下方，石墨烯导电油墨由喷 涂装置的喷嘴喷出，通过第一喷涂模版401后定量喷涂在PU膜的微脊结构上。
5)表面带石墨烯导电油墨的PU膜103被传送至导电纳米材料烘干装置5，通过110℃高温烘烤，使石墨烯紧紧粘附在PU膜微脊结构的表面，形成石墨烯纳米导电层，如 图4-(1)和5-(2)所示。
6)表面带石墨烯导电层的PU膜被传送至封装胶喷涂装置6下方，封装胶通过第 二喷涂模版601定量喷涂在PU膜上传感单元的间隙处。
7)送料滚筒7将表面带有叉指电极的PU膜701传送至表面带石墨烯导电层和封 装胶的PU膜104上方，将PU膜701上的叉指电极与PU膜104上的微脊结构单元进 行对准，面对面贴附在一起，如图5-(3)所示。
8)采用封装胶烘干装置8于100℃温度固化封装胶使得PU膜701与PU膜104牢 固贴附在一起，完成柔性压阻传感器的封装。随后，将封装完成的柔性压阻传感器传送 至收料滚筒9，由此实现了柔性压阻传感器的大批量制备。
如图6所示，为采用上述本发明方法制备的单个柔性压阻传感器的电镜图像，经测试，其灵敏度为1150.9kPa-1(0～50Pa)。
<实施例二>
本实施例二所提供的柔性压阻传感器的大规模制备方法具体为：
1)准备一块60m×1m×0.1mm的柔性PC膜101，将其缠绕在送料滚筒1上；采 用表面有30μm宽，40μm间距，30μm深周期性微槽的铜膜作为模板，将其贴附在凸 版压印滚筒2上，如图2所示；采用银纳米线导电油墨作为导电纳米材料，将其添加到 导电材料喷涂装置4的墨盒中；将加热滚筒3加热至150℃，将导电纳米材料烘干装置 5的温度升至110℃，将封装胶烘干装置8的温度升至100℃；整体机器的转速为 1m/min。
2)启动设备，PC膜101由送料滚筒1传送至加热滚筒3与凸版压印滚筒2之间， 加热滚筒加热PC膜使其处于热塑性状态，凸版压印滚筒压印PC膜产生塑性变形，在 PC膜表面得到与凸版压印滚筒表面微槽结构对应的微脊结构，如图3-(2)和图5-(1) 所示。
3)压印后的PC膜102离开加热滚筒和凸版压印滚筒之间，经冷却后，表面微脊结构得以稳定。
4)冷却后的PC膜102，被传送至导电材料喷涂装置4下方，银纳米线导电油墨由 喷涂装置的喷嘴喷出，通过第一喷涂模版401后定量喷涂在PC膜的脊型微结构上。
5)表面带银纳米线导电油墨的PC膜103被传送至导电纳米材料烘干装置5，通过110℃高温烘烤，使银纳米线紧紧粘附在PC膜微脊结构的表面，形成银纳米线纳米导电 层，如图3-(3)和5-(2)所示。
6)表面带银纳米线导电层的PC膜被传送至封装胶喷涂装置6下方，封装胶通过第二喷涂模版601定量喷涂在PC膜上传感单元的间隙处。
7)送料滚筒7将表面带有叉指电极的PC膜701传送至表面带银纳米线导电层和封装胶的PC膜104上方，将PC膜701上的叉指电极与PC膜104上的微脊结构单元进行 对准，面对面贴附在一起。
8)采用封装胶烘干装置8于100℃温度固化封装胶使得PC膜701与PC膜104牢 固贴附在一起，完成柔性压阻传感器的封装。随后，将封装完成的柔性压阻传感器传送 至收料滚筒9，由此实现了柔性压阻传感器的大批量制备。
<实施例三>
如图8所示，本实施例三提供的柔性压阻传感器的大规模制备方法包括如下步骤：
步骤1：柔性基片101由送料滚筒1传送往加热滚筒3与凸版压印滚筒2之间，与 此同时在位于凸版压印滚筒2上方的导电油墨涂覆装置4中导电油墨由导电油墨存料盒 中流出、经由上匀料辊和下匀料辊被均匀传输并涂覆至凸版压印滚筒2的微结构上，加 热滚筒3加热柔性基片101使其处于热塑性状态，表面均匀涂覆有导电油墨的凸版压印 滚筒2压印柔性基片产生塑性变形，在柔性基片101表面得到与凸版压印滚筒2表面微 纳结构对应的微纳结构，并且柔性基片101表面的微纳结构上均匀附着有导电油墨；
步骤2：压印后表面带导电油墨涂层的柔性基片102离开加热滚筒和凸版压印滚筒之间，经自然冷却后，表面微纳结构得以稳定。
步骤3：微纳结构稳定后的柔性基片103被传送至导电纳米材料烘干装置5，通过高温烘烤，使导电纳米材料紧紧粘附在柔性基片微纳结构的表面，形成纳米导电层。
步骤4：表面带纳米导电层的柔性基片被传送至封装胶喷涂装置6下方，封装胶通过第二喷涂模版601定量喷涂在柔性基片上传感单元的间隙处。
步骤5：送料滚筒7将表面带有叉指电极的柔性膜701传送至表面带导电层和封装胶的柔性基片104上方，将柔性膜701上的叉指电极与柔性基片104上的微纳结构单元 进行对准，面对面贴附在一起。
步骤6：采用封装胶烘干装置8于100℃温度固化封装胶使得柔性膜701与柔性基片104牢固贴附在一起，完成柔性压阻传感器的封装。随后，将封装完成的柔性压阻传 感器传送至收料滚筒9，由此实现了柔性压阻传感器的大批量制备。
本实施例的步骤1中，导电油墨从存料盒中流出来后在上匀料辊和下匀料辊分流和 均匀流量的作用下，将导电油墨均匀的分布到凸版压印滚筒2的微结构上，柔性基片加热滚筒3与凸版压印滚筒2被压印出微纳结构的同时，表面也均匀附着上了导电油墨， 效率更高，而且导电油墨涂覆均匀性更好。
以上实施例仅仅是对本发明技术方案所做的举例说明。本发明所涉及的柔性压阻传 感器的大规模制备方法并不仅仅限定于在以上实施例中所描述的内容，而是以权利要求 所限定的范围为准。本发明所属领域技术人员在该实施例的基础上所做的任何修改或补 充或等效替换，都在本发明的权利要求所要求保护的范围内。

Claims (9)

1.一种柔性压阻传感器的大规模制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：柔性基片由送料滚筒传送至加热滚筒与凸版压印滚筒之间，加热滚筒加热柔性基片使其处于热塑性状态，凸版压印滚筒压印柔性基片产生塑性变形，在柔性基片表面得到与凸版压印滚筒表面微纳结构对应的结构；
步骤2：压印后的柔性基片离开加热滚筒和凸版压印滚筒之间，经冷却后，表面微纳结构得以稳定；
步骤3：冷却后的柔性基片被传送至导电纳米材料喷涂装置下方，导电油墨由喷涂装置的喷嘴喷出，通过第一喷涂模版后定量喷涂在柔性基片的微纳结构上；
步骤4：表面带导电油墨的柔性基片被传送至烘干装置，通过高温烘烤，使导电纳米材料紧紧粘附在柔性基片微纳结构的表面，形成纳米导电层；
步骤5：表面带纳米导电层的柔性基片被传送至封装胶喷涂装置下方，封装胶通过第二喷涂模版定量喷涂在柔性基片上传感单元的间隙处；
步骤6：送料滚筒将表面带有叉指电极的柔性膜传送至表面带纳米导电层和封装胶的柔性基片上方，将柔性膜上的叉指电极与柔性基片上的微纳结构单元进行对准，面对面贴附在一起；
步骤7：在预定固化条件下固化封装胶使得柔性膜与柔性基片牢固贴装在一起，完成柔性压阻传感器的封装；随后，将封装完成的柔性压阻传感器传送至收料滚筒，由此实现柔性压阻传感器的大批量制备，
其中，步骤1至步骤7的操作为连续完成。
2.一种柔性压阻传感器的大规模制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：柔性基片由送料滚筒传送往加热滚筒与凸版压印滚筒之间，于此同时在位于所述凸版压印滚筒上方的导电油墨涂覆装置中导电油墨由导电油墨存料盒中流出、经由上匀料辊和下匀料辊被均匀传输并涂覆至所述凸版压印滚筒的微结构上，加热滚筒加热柔性基片使其处于热塑性状态，表面均匀涂覆有导电油墨的凸版压印滚筒压印柔性基片产生塑性变形，在柔性基片表面得到与凸版压印滚筒表面微纳结构对应的微纳结构，并且柔性基片表面的微纳结构上均匀附着有导电油墨；
步骤2：压印后表面带导电油墨的柔性基片离开加热滚筒和凸版压印滚筒之间，经冷却后，微纳结构得以稳定；
步骤3：微纳结构稳定后的柔性基片被传送至烘干装置，通过高温烘烤，使导电纳米材料紧紧粘附在柔性基片微纳结构的表面，形成纳米导电层；
步骤4：表面带纳米导电层的柔性基片被传送至封装胶喷涂装置下方，封装胶通过第二喷涂模版定量喷涂在柔性基片上传感单元的间隙处；
步骤5：送料滚筒将表面带有叉指电极的柔性膜传送至表面带纳米导电层和封装胶的柔性基片上方，将柔性膜上的叉指电极与柔性基片上的微纳结构单元进行对准，面对面贴附在一起；
步骤6：在预定固化条件下固化封装胶使得柔性膜与柔性基片牢固贴装在一起，完成柔性压阻传感器的封装；随后，将封装完成的柔性压阻传感器传送至收料滚筒，由此实现柔性压阻传感器的大批量制备，
其中，步骤1至步骤6的操作为连续完成。
3.根据权利要求1或2所述的柔性压阻传感器的大规模制备方法，其特征在于：
其中，柔性基片和柔性膜均采用具有较好柔韧性的热塑性材料。
4.根据权利要求1所述的柔性压阻传感器的大规模制备方法，其特征在于：
其中，凸版压印滚筒表面包覆一层带微纳结构图形的金属膜，金属膜的微纳结构可通过激光直写、化学腐蚀、滚压、等离子刻蚀技术实现。
5.根据权利要求1或2所述的柔性压阻传感器的大规模制备方法，其特征在于：
其中，导电油墨采用石墨烯、碳纳米管、碳黑、银纳米线或者纳米银颗粒这些具有良好导电性的纳米材料。
6.根据权利要求1或2所述的柔性压阻传感器的大规模制备方法，其特征在于：
其中，叉指电极采用导电性良好的非金属材料，电极结构形式为叉指状。
7.根据权利要求1或2所述的柔性压阻传感器的大规模制备方法，其特征在于：
其中，在步骤2中，压印后的柔性基片离开加热滚筒和凸版压印滚筒后，自然经冷却定型。
8.根据权利要求1所述的柔性压阻传感器的大规模制备方法，其特征在于：
其中，在步骤7中，采用封装胶固化装置在预定固化条件下对封装胶进行固化。
9.根据权利要求2所述的柔性压阻传感器的大规模制备方法，其特征在于：
其中，在步骤6中，采用封装胶固化装置在预定固化条件下对封装胶进行固化。
CN202110610354.8A 2021-06-01 2021-06-01 柔性压阻传感器的大规模制备方法 Active CN113607310B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110610354.8A CN113607310B (zh) 2021-06-01 2021-06-01 柔性压阻传感器的大规模制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110610354.8A CN113607310B (zh) 2021-06-01 2021-06-01 柔性压阻传感器的大规模制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113607310A CN113607310A (zh) 2021-11-05
CN113607310B true CN113607310B (zh) 2022-07-05

Family

ID=78303451

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110610354.8A Active CN113607310B (zh) 2021-06-01 2021-06-01 柔性压阻传感器的大规模制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113607310B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5847639A (en) * 1994-02-17 1998-12-08 Yaniger; Stuart I. Layered pressure transducer land method for making same
US6370961B1 (en) * 1999-01-29 2002-04-16 Constantin M. Trantzas Nipped roller impression sensor system
US6570556B1 (en) * 1999-01-08 2003-05-27 Benq Corporation Pointing stick device and the manufacturing method thereof
KR100634327B1 (ko) * 2005-04-13 2006-10-13 한국기계연구원 롤-투-롤 윤전인쇄방식을 이용한 전자소자의 제조방법 및그 제조장치
CN101168438A (zh) * 2007-11-06 2008-04-30 西安交通大学 柔性基宏电子制造中微结构的大面积逆辊压印方法
CN102576582A (zh) * 2009-06-30 2012-07-11 Dic株式会社 透明导电层图案的形成方法
CN103959218A (zh) * 2011-10-25 2014-07-30 尤尼皮克塞尔显示器有限公司 通过柔性版印刷制造电阻式触摸传感器电路的方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3089455B2 (ja) * 1995-05-30 2000-09-18 ニッタ株式会社 圧力分布センサー
FR2914630B3 (fr) * 2007-04-04 2009-02-06 Saint Gobain Procede de structuration de surface d'un produit a couche sol-gel, produit a couche sol-gel structuree
CN103258585A (zh) * 2012-02-17 2013-08-21 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 各向异性导电膜、其制作装置及制作方法
WO2014022641A1 (en) * 2012-08-01 2014-02-06 Massachusetts Institute Of Technology Actuation and control of stamp deformation in microcontact printing
CN103354272B (zh) * 2013-06-15 2015-06-03 中北大学 卷对卷制备大面积微纳米结构发电机薄膜的方法
CN106113479A (zh) * 2016-06-17 2016-11-16 上海交通大学 一种聚合物表面微纳米结构卷对卷热辊压印成型方法
GB201702724D0 (en) * 2017-02-20 2017-04-05 Univ Court Univ Of Glasgow Sensor and devices incorporating sensors
CN109883583B (zh) * 2019-03-28 2021-05-04 中国科学院长春应用化学研究所 一种弹性体薄膜及其制备方法与包含该弹性体薄膜的柔性压力传感器
CN111076849B (zh) * 2019-12-23 2021-11-12 山东大学 一种pvdf柔性压力传感器及其制备方法和系统
CN112834087B (zh) * 2021-01-06 2022-02-01 武汉大学 一种双层式柔性压力传感器及其制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5847639A (en) * 1994-02-17 1998-12-08 Yaniger; Stuart I. Layered pressure transducer land method for making same
US6570556B1 (en) * 1999-01-08 2003-05-27 Benq Corporation Pointing stick device and the manufacturing method thereof
US6370961B1 (en) * 1999-01-29 2002-04-16 Constantin M. Trantzas Nipped roller impression sensor system
KR100634327B1 (ko) * 2005-04-13 2006-10-13 한국기계연구원 롤-투-롤 윤전인쇄방식을 이용한 전자소자의 제조방법 및그 제조장치
CN101168438A (zh) * 2007-11-06 2008-04-30 西安交通大学 柔性基宏电子制造中微结构的大面积逆辊压印方法
CN102576582A (zh) * 2009-06-30 2012-07-11 Dic株式会社 透明导电层图案的形成方法
CN103959218A (zh) * 2011-10-25 2014-07-30 尤尼皮克塞尔显示器有限公司 通过柔性版印刷制造电阻式触摸传感器电路的方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Silver nanoparticle piezoresistive sensors fabricated by roll-to-roll slot-die coating and laser direct writing;Lee H , Lee D , Hwang J , et al.;《Optics Express》;20141231;全文 *
基于CNTs/PDMS介电层的柔性压力传感特性研究;赵学峰等;《传感技术学报》;20170715(第07期);全文 *
有版印刷技术在柔性电子制造领域的应用及进展;陈晨等;《网印工业》;20200915(第09期);全文 *
电子皮肤触觉传感器研究进展与发展趋势;曹建国等;《哈尔滨工业大学学报》;20161230(第01期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113607310A (zh) 2021-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. Review of printed electrodes for flexible devices
US11551833B2 (en) Manufacturing method of embedded metal mesh flexible transparent conductive film and application thereof
Li et al. Flexible transparent electromagnetic interference shielding films with silver mesh fabricated using electric-field-driven microscale 3D printing
Wang et al. Freestanding silver/polypyrrole composite film for multifunctional sensor with biomimetic micropattern for physiological signals monitoring
Li et al. Recent Advances in Pen‐Based Writing Electronics and their Emerging Applications
CN109855526B (zh) 一种基于干燥介导自组装的电阻式柔性应变传感器及其制备方法
CN104835729B (zh) 一种柔性还原石墨烯图形化电极的模板热场诱导成形方法
CN112834087B (zh) 一种双层式柔性压力传感器及其制备方法
CN109483780A (zh) 一种大高宽比微结构转印方法
Liang et al. Direct stamping multifunctional tactile sensor for pressure and temperature sensing
CN110701992B (zh) 以砂纸表面微结构为模板的电容式应变传感器制作方法
CN107246929A (zh) 二维硒化铟力学传感器的制备方法及其应用
CN106856107A (zh) 一种高透光率金属网格柔性导电薄膜及其制备工艺
Wang et al. Laser-induced porous graphene on Polyimide/PDMS composites and its kirigami-inspired strain sensor
CN108892100A (zh) 一种金属纳米针尖阵列的制备方法
CN103399460A (zh) 一种大尺寸和无接缝纳米尺度滚轮模具制造方法
CN113607310B (zh) 柔性压阻传感器的大规模制备方法
Nomura et al. Screen-pad printing for electrode patterning on curvy surfaces
CN102654458B (zh) 波导型表面等离子体共振传感器芯片的制作方法
CN109029801A (zh) 一种金属纳米线复合膜压力传感器及其制备方法
CN209014173U (zh) 可穿戴压力传感器
CN208156704U (zh) 一种rfid标签
CN110246607A (zh) 一种高透光率高结合强度的柔性透明导电薄膜及其制备方法和应用
Zhang et al. Recent progress of patterned electrodes in wearable electronics: Fabrication and application
Yu et al. Fabrication of a flexible capacitive pressure sensor using full inkjet printing

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant