CN114993528A - 一种高灵敏触觉传感器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高灵敏触觉传感器及其制备方法，触觉传感器采用“十字形”导电通道结构，整体呈“十字形”，具体包括刚毛结构、微裂纹导电结构、支撑块、一级基底以及二级基底；刚毛结构分布在“十字形”结构中央，微裂纹导电结构环绕刚毛结构，分布在“十字形”的四个通道，“十字形”结构的四个通道互相垂直，每个通道对应一个变化的电阻。本发明通过高灵敏微裂纹导电结构、刚毛力学放大结构、“十字形”导电通道结构、弹性空腔结构等多种结构的协同作用，不仅可以对外界力学刺激的大小进行检测，还可以对外界力学刺激的方向进行解析，跟现有柔性触觉传感器相比具有显著优势。

Description

一种高灵敏触觉传感器及其制备方法

技术领域

本发明涉及触觉传感器技术领域，具体涉及一种高灵敏触觉传感器及其制备方法。

背景技术

触觉传感器是通过物理接触获得目标物的质地、形状、纹理、法向力、剪切力等外界信息的传感器。触觉感知被定义为对给定的接触事件进行检测和对信号的分析的过程。人类对触觉传感器的研究始于70年代，但当时对触觉传感器的研究仅限于是否与对象接触和接触力的大小等。经过几十年的发展，触觉传感器在材料、性能以及制作工艺等方面都有了较大的进展。而近年来，柔性机器人、智能假肢、可穿戴设备、人机交互等热门领域对传感器的柔性提出了更高的要求。因此，对于柔性触觉传感器的研究是目前新型传感器领域的一大热点。柔性触觉传感器按照基本工作原理可以分为电容式、电阻式、压电式、摩擦电式等。电容式触觉传感器温漂小，灵敏度高，适合用于微小压力检测；电阻式触觉传感器制作简单，空间分辨率高；压电式触觉传感器响应速度快，适合动态测量。柔性触觉传感器的优异传感性能通常体现在灵敏度高、检测范围宽、寿命长、重复性好等方面。

密实触觉传感薄膜大多由分散型导电聚合物复合材料制成。它通过将导电填料掺杂在弹性橡胶基体中，从而同时获得良好的柔软性和压阻性能。其初始电阻值随着导电粒子在橡胶中的浓度增加而减小。除此之外，复合膜的电阻还与电极的接触面积有关，接触面积越大，接触电阻就会偏小。因此，当受到压力时，传感器的电阻随着压力的增大而减小。但是由于弹性聚合物材料所固有的粘弹性，会导致此类传感器存在灵敏度低、检测极限高、变形滞后大、弛豫时间长等问题。

为了解决上述问题，许多微观结构被引用到柔性压力传感器中用以取代平面结构，从而改善传感器的灵敏度、检测极限、响应速度等关键性能参数。这类触觉传感器称为微结构式的触觉传感器。目前已有的微观结构主要有金字塔结构、半球状结构，微柱结构、金字塔多孔结构，以及一些通过仿生模板法制备的天然微纳米结构。然而，这些微结构仍旧各有各的缺点。例如，金字塔结构的压力传感器在低压范围内表现出高灵敏度和线性度，而它们的线性度范围有限；得益于均匀的结构，微柱状结构压力传感器具有良好的线性度，但压力灵敏度相对较低。另外，虽然仿生微结构压力传感器已经被开发出来，但它们的几何特征和材料特性尚未得到深入研究，并且天然微结构对于当前的制备技术来说太复杂，难以大规模地实现低成本生产制造。微机电系统(MEMS)触觉传感器具有功耗低、重量轻、体积小、在空间有限的区域内精确测量、成本低、对被检测物体影响小等优点。但是同时，MEMS传感器的制备过程通常比较复杂精细，需要用到造价昂贵的光刻机、刻蚀（DRIE深硅刻蚀，湿法刻蚀等）设备、薄膜沉积（化学气相沉积、磁控溅射等）设备等。

综上所述，现有柔性触觉传感器的研究取得了一定的成果，但是仍有许多缺点需要克服。例如密实触觉传感薄膜灵敏度低、检测极限高、变形滞后大、弛豫时间长；微结构式触觉传感器基于不同的微结构特点也对传感性能会带来一定的影响，并且部分微结构制备难度较高；MEMS触觉传感器制备工艺复杂，成本高昂。并且这几类触觉传感器还有一个共同的不足，即普遍上无法同时检测外力的大小和方向。因此，亟需一种能同时检测外力大小和方向的触觉传感器。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种高灵敏触觉传感器及其制备方法，通过在“十”字形柔性基底上印刷导电层产生微裂纹结构，并在柔性基底中央组装刚毛结构，利用微裂纹超级敏感的特点和刚毛结构对外部刺激的机械放大作用，实现对不同方向剪切力和法向压力的高灵敏检测，解决了上述背景技术中提到的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高灵敏触觉传感器，所述触觉传感器采用“十字形”导电通道结构，整体呈“十字形”，具体包括刚毛结构、微裂纹导电结构、支撑块、一级基底以及二级基底；刚毛结构分布在“十字形”结构中央，微裂纹导电结构环绕刚毛结构，分布在“十字形”的四个通道，“十字形”结构的四个通道互相垂直，每个通道对应一个变化的电阻，“十字形”结构能够保证剪切力在各个通道上产生的响应趋势是平衡、相似的，通过电阻的变化分析剪切力的大小和方向以及法向压力的大小。

优选的，所述微裂纹导电结构由脆性导电碳浆组成，通过丝网印刷工艺沉积在一级基底上部。

优选的，所述一级基底和二级基底均由聚二甲基硅氧烷材料构成；所述刚毛结构由尼龙纤维组成。

优选的，所述一级基底背面中间设置有支撑块，支撑块由聚二甲基硅氧烷材料制备而成，所述刚毛结构穿过微裂纹导电结构和一级基底，插入支撑块中，支撑块与一级基底共同为刚毛结构起支撑作用。

优选的，所述一级基底与支撑块、一级基底与二级基底之间通过PDMS粘接在一起，中间存在空腔结构。

优选的，所述刚毛结构接触到力时，将外部机械力放大并传递到一级基底，引起一级基底的微小形变，该形变引起基底上微裂纹导电结构的断开和重接过程，从而引起电阻改变。

优选的，所述微裂纹导电结构的断开和重接过程中电阻改变具体包括如下：

当刚毛结构接触到力时，与刚毛尖端施加的力的方向呈锐角的通道靠近刚毛根部的柔性PDMS基底产生凹状的微小形变，其上部的微裂纹结构产生重接过程，导电通道增多，电阻减小；

当刚毛结构接触到力时，与刚毛尖端施加的力的方向呈钝角的通道靠近刚毛根部的柔性PDMS基底产生凸状的微小形变，其上部的微裂纹结构产生断开过程，导电通道减少，电阻增大。

另外，为实现上述目的，本发明还提供了如下技术方案：一种高灵敏触觉传感器的制备方法，包括如下步骤：

S1、设置模具参数及制备模具，具体包括：设置一级基底和二级基底模具的槽深、十字形空腔厚度、通道宽度以及支撑块尺寸大小；

S2、将PDMS和固化剂按照10：1的比例进行称量配置，搅拌混合均匀后室温放置20min，去除气泡；

S3、将步骤S2制备好的PDMS浇注到基底模具里，在45℃下鼓风干燥3h；

S4、待PDMS固化后，将一级基底进行等离子处理25min；

S5、将等离子体处理后的PDMS基体放置于具有“十字形”图案的丝网印刷版的下方，等离子体处理过的一面朝上，在丝网印刷版的一端倒入导电碳浆，压紧模板，用刮板在丝网印刷版上的碳浆部位施加压力，同时朝丝网印刷版的另一端匀速移动，印刷完成后，抬起刮板，取下一级PDMS基底；

S6、将印刷好的导电层静置在室温下10min，待导电层稍干后，沿通道方向，以1cm的曲率直径分别弯曲各通道，产生并得到微裂纹导电结构；

S7、将固化后的支撑块用液态PDMS粘接在基底背部中央，在45℃下鼓风干燥1h；

S8、用针在PDMS中部戳出阵列的小孔，将尼龙纤维垂直插入孔中作为刚毛，与二级基底组装起来，两者之间用液态PDMS粘接；

S9、将银丝线用导电碳浆粘接在四个通道电极和中部的参考电极部位。

本发明的有益效果是：

1）本发明的基于微裂纹和刚毛结构协同效应的触觉传感器，通过将微裂纹传感和刚毛结构相结合，基于微裂纹导电结构的高灵敏特点和刚毛结构的力学放大作用，传感器具有较高的灵敏度。

2）本发明基于“十字形”的传感结构，并且得益于独特的仿生结构，传感器结构具有测量三维力的能力。当刚毛阵列受压时，传感器四个通道均会产生凹陷的形变，电阻值减小；而当刚毛阵列受到剪切力时，剪切力的不同方向会引起四个通道的不同变化，从而实现力的方向和大小的检测。

3）本发明采用PDMS作为基底，可以使传感器保持良好的柔性，相比于传统的刚性触觉传感器，本发明具有更广泛的应用领域。本发明的传感器具有低成本、结构明晰、制备简单等优点。

附图说明

图1为本发明触觉传感器的分体结构示意图；

图2为本发明触觉传感器的总体示意图；

图3为本发明触觉传感器的俯视示意图；

图4为本发明触觉传感器的截面示意图；

图5为本发明微裂纹导电结构的光学图像，图5（a）为微裂纹导电结构在无应变时的光学图像，图5（b）为微裂纹导电结构在受到拉伸应变时的光学图像；

图中，1-刚毛结构，2-微裂纹导电结构，3-支撑块，4-一级基底，5-二级基底，6-空腔结构。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种基于微裂纹与刚毛结构协同效应的高灵敏触觉传感器，同时包含微裂纹结构和刚毛结构，将微裂纹导电结构的高灵敏特性和刚毛结构的力学放大作用相结合，利用了两者之间的协同效应。如图1所示，所述触觉传感器采用“十字形”导电通道结构，整体呈“十字形”，具体包括刚毛结构1、微裂纹导电结构2、支撑块3、一级基底4以及二级基底5；刚毛结构1分布在“十字形”结构中央，微裂纹导电结构2环绕刚毛结构，分布在“十字形”的四个通道，“十字形”结构的四个通道互相垂直，每个通道对应一个变化的电阻，“十字形”结构能够保证剪切力在各个通道上产生的响应趋势是平衡、相似的，通过电阻的变化分析剪切力的大小和方向以及法向压力的大小。

进一步的，微裂纹导电结构2由脆性导电碳浆组成，通过丝网印刷工艺沉积一级基底4上部。

进一步的，一级基底4和二级基底5均由聚二甲基硅氧烷材料构成；所述刚毛结构1由尼龙纤维组成。

一级基底背面中间设置有支撑块3，支撑块由聚二甲基硅氧烷材料制备而成，所述刚毛结构穿过微裂纹导电结构和一级基底，插入支撑块中，支撑块与一级基底共同为刚毛结构起支撑作用。

如图4所示，一级基底与支撑块、一级基底与二级基底之间通过PDMS粘接在一起，中间存在空腔结构6。

进一步的，刚毛结构接触到力时，将外部机械力放大并传递到一级基底，引起一级基底的微小形变，该形变引起基底上微裂纹导电结构的断开和重接过程，从而引起电阻改变。由于刚毛尖端不论受到压力还是剪切力刺激，刚毛根部都会引起基底的形变，改变微裂纹结构的状态，从而引起四个通道不同的电阻变化。因此，所述传感器既可以检测法向压力，又可以检测剪切力。

微裂纹导电结构的断开和重接过程中电阻改变具体包括如下：

当刚毛结构接触到剪切力时，与刚毛尖端施加的力的方向呈锐角的通道靠近刚毛根部的一级基底产生凹状的微小形变，其上部的微裂纹导电结构产生重接过程，导电通道增多，电阻减小；

当刚毛结构接触到剪切力时，与刚毛尖端施加的力的方向呈钝角的通道靠近刚毛根部的一级基底产生凸状的微小形变，其上部的微裂纹导电结构产生断开过程，导电通道减少，电阻增大。

实施例2

一种基于微裂纹与刚毛结构协同效应的高灵敏触觉传感器，传感器整体呈“十字形”，包含刚毛结构1，微裂纹导电结构2，支撑块3，一级基底4，二级基底5，空腔结构6。如图2所示，其中一级基底和二级基底均由聚二甲基硅氧烷（PDMS）构成，微裂纹导电结构由脆性导电碳浆组成，刚毛结构由尼龙纤维组成。刚毛结构1位于微裂纹导电结构2中央，如图3所示，微裂纹导电结构通过丝网印刷工艺沉积在一级基底上部，一级基底与支撑块、一级基底与二级基底之间通过PDMS粘接在一起，中间存在空腔结构6。上述刚毛结构起到直接接触力，并将外部机械力放大并传递到一级基底的作用，引起一级基底的微小形变。而该形变也会引起基底上微裂纹导电结构的断开和重接过程，从而引起电阻改变。

传感器的刚毛结构分布在“十字形”结构中央，微裂纹导电结构2环绕刚毛结构1，分布在一级基底上面。在刚毛尖端施加机械力刺激，刚毛受力发生偏转变形，并在刚毛根部相应地产生一个反作用力和一个反作用力矩，引起一级基底的微小形变，从而引发微裂纹结构的断开-重接过程，从而引起微裂纹导电结构的电阻变化。微裂纹导电结构断开-重接过程如图5所示。如图5(a)所示，在无应变状态下，观察到的微裂纹较少。如图5(b)所示，拉伸状态下，原本没有观察到微裂纹的地方出现了微裂纹，这说明微裂纹结构出现了断开的过程。另外，图5的比例尺与微裂纹数量的分布情况证明产生微裂纹数量是非常可观的，这说明传感器有着较高的灵敏度。利用微裂纹结构高灵敏的特点和刚毛结构传递与放大外部刺激的作用，可以提高检测的灵敏度。

触觉传感器采用“十字形”导电通道结构，微裂纹分布于“十字形”的四个方向的通道。“十字形”结构的四个通道互相垂直，每个通道对应一个变化的电阻，位于 “十”字形传感结构的四个相互垂直的通道，对应于剪切力检测的四个方向，且微裂纹结构的延伸方向与通道的方向相垂直，“十字形”结构能够保证剪切力在各个通道上产生的响应趋势是平衡且相似的，便于通过电阻的变化分析剪切力的大小和方向以及法向压力的大小。另外，传感器的电极则位于各个通道尾部，但参考电极为同一个，位于传感器的中部，环绕着刚毛区域形成“回”字形。参考电极位于中部有利于减少导线的数量，使整个结构更加简洁，也为传感器的电阻变化测量带来更多的便利。

进一步的，一级基底背面中间有一个直径为5mm,厚度为0.5mm的支撑块。支撑块由PDMS制备，它能够与一级基底共同作为刚毛的支撑，保证刚毛结构与微裂纹传感部分的基底之间的连接稳固性。另外，它还可以一定程度上减小传感器的尺寸，降低传感器上层基底的厚度，提高传感器的柔韧性。

进一步的，二级基底中部有一个深度为1.3mm的空腔结构。空腔结构能为刚毛根部引起PDMS基底的变形提供足够的空间，增大传感器的检测范围和提高传感器的灵敏度。

进一步的，微裂纹导电结构仅对垂直于其方向的应变敏感，因此，微裂纹导电结构的方向应与通道的方向相垂直，从而保证微裂纹导电结构对剪切力的响应灵敏度。

进一步的，所述传感器的“十字形”结构的一级基底，二级基底以及支撑块，均是在3D打印的模具中灌装PDMS制成。

进一步的，所述传感器的“十字形”导电层以导电碳浆为印刷材料，通过丝网印刷工艺在一级基底上印刷而成。

进一步的，所述传感器的微裂纹结构通过对导电层进行预弯曲制备。

进一步的，所述传感器的刚毛结构穿过微裂纹导电层和一级基底，插入支撑块中；一级基底和支撑块，一级基底和二级基底，均通过PDMS粘接在一起。

实施例3

一种基于微裂纹与刚毛结构协同效应的高灵敏触觉传感器的制备方法，包括如下步骤：

(1) 在软件上建立模型、设置模具参数，利用3D打印机打印模具。其中，一级基底模具的槽深1mm，二级基底槽深2mm，十字形空腔的厚度为1.3mm，每个通道的宽度为8mm，支撑块的尺寸为5×5×0.5mm。

(2) 将PDMS的基本组分和固化剂按照10：1的比例进行称量配置，称量2g聚二甲基硅氧烷基本组分，加入0.2g交联剂，用搅拌棒搅拌约5min将其充分混合均匀，在室温下放置20min去除气泡。

(3) 将第二步制备好的PDMS浇注到3D打印好的基底模具里，并用搅拌棒刮除高于模具的PDMS液。

(4) 将第三步浇注好的模具放入鼓风干燥中，在45℃下干燥3h。

(5)PDMS固化后，将其从3D打印的模具上取下。并将 “十字形”一级PDMS基底放入等离子体处理仪的操作腔中，等离子体处理25min。

(6) 将等离子体处理后的PDMS基体放置于具有“十字形”图案的丝网印刷版的下方，等离子体处理过的一面朝上。在丝网印刷版的一端倒入约1.5g导电碳浆，压紧模板，用刮板在丝网印刷版上的碳浆部位施加一定压力，同时朝丝网印刷版的另一端匀速移动。印刷完成后，抬起刮板，取下一级PDMS基底。

(7) 将印刷好的导电层静置在室温下10min。待导电层稍干后，沿通道方向，以1cm的曲率直径分别弯曲各通道，产生微裂纹结构。

(8) 将固化后的支撑块用液态PDMS粘接在基底背部中央，并将其放入鼓风干燥箱中，在45℃下加热1h。

(9) 用直径为0.4mm的针在PDMS中部戳出3×3共9个小孔，然后将直径约为0.4mm,长度为1cm长的尼龙纤维垂直插入孔中作为刚毛。

(10) 将传感部分和二级基底组装起来，两者之间用液态PDMS粘接。

(11) 裁剪五根长为12cm的银丝线，用第六步所用到的导电碳浆粘接在四个通道电极和参考电极部位。

本发明提出的基于微裂纹和刚毛结构协同效应的高灵敏触觉传感器可对于法向压力和剪切力的大小和方向进行有效区分和检测，同时也可以进一步辨析物体的粗糙度、纹理等信息。在机器人触觉感知、仿真电子皮肤等领域有良好的应用前景。

本发明工作原理：通过在刚毛尖端施加外部机械刺激从而引起刚毛的形变，从而引起刚毛根部的柔性PDMS基底的微小形变。与刚毛尖端施加的力的方向呈锐角的通道靠近刚毛根部的柔性PDMS基底产生凹状的微小形变，其上部的微裂纹导电结构（微裂纹结构）产生重接过程，导电通道增多，电阻减小；与之相反，与刚毛尖端施加的力的方向呈钝角的通道靠近刚毛根部的柔性PDMS基底产生凸状的微小形变，其上部的微裂纹结构产生断开过程，导电通道减少，电阻增大。

当刚毛结构尖端受到外部的机械力刺激时，会通过刚毛根部传递到柔性一级基底上，基底发生微小形变，引起基底上部微裂纹结构的断开和重接过程。由于刚毛尖端不论受到压力还是剪切力刺激，刚毛根部都会引起基底的形变，改变微裂纹结构的状态，从而引起四个通道不同的电阻变化。因此，所述传感器既可以检测法向压力，又可以检测剪切力。

当刚毛结构受到压力时，刚毛根部会引起中部的PDMS会轻微向下凹陷，传感器四个通道靠近刚毛的区域出现凸起的形变，引发微裂纹结构的断开过程，导致四个通道的电阻均增大；本发明刚毛结构尖端到剪切力时，与剪切力的方向之间的夹角小于90°（锐角）的通道的柔性基底会出现凹状形变，引发微裂纹结构的重接过程，该通道的电阻减小；反之，与剪切力的方向之间的夹角大于90°（钝角）的通道的柔性基底会出现凸状形变，引发微裂纹结构的断开过程，该通道的电阻增大。因此，四个通道不同的电阻值变化反映了力的大小和方向。

本发明专利提出一种新型的、基于微裂纹与刚毛结构协同效应的高灵敏触觉传感器，通过高灵敏微裂纹导电结构、刚毛力学放大结构、 “十字形”导电通道结构、弹性空腔结构等多种结构的协同作用，不仅可以实现对外界力学刺激的大小进行检测，还可以对外界力学刺激的方向进行解析，跟现有柔性触觉传感器相比具有显著优势。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高灵敏触觉传感器，其特征在于，所述触觉传感器采用“十字形”导电通道结构，整体呈“十字形”，具体包括刚毛结构（1）、微裂纹导电结构（2）、支撑块（3）、一级基底（4）以及二级基底（5）；刚毛结构（1）分布在“十字形”结构中央，微裂纹导电结构（2）环绕刚毛结构，分布在“十字形”的四个通道，“十字形”结构的四个通道互相垂直，每个通道对应一个变化的电阻，“十字形”结构能够保证剪切力在各个通道上产生的响应趋势是平衡、相似的，通过电阻的变化分析剪切力的大小和方向以及法向压力的大小。

2.根据权利要求1所述的高灵敏触觉传感器，其特征在于：所述微裂纹导电结构（2）由脆性导电碳浆组成，通过丝网印刷工艺沉积在一级基底（4）上部。

3.根据权利要求1所述的高灵敏触觉传感器，其特征在于：所述一级基底（4）和二级基底（5）均由聚二甲基硅氧烷材料构成；所述刚毛结构（1）由尼龙纤维组成。

4.根据权利要求1所述的高灵敏触觉传感器，其特征在于：所述一级基底背面中间设置有支撑块（3），支撑块由聚二甲基硅氧烷材料制备而成，所述刚毛结构穿过微裂纹导电结构和一级基底，插入支撑块中，支撑块与一级基底共同为刚毛结构起支撑作用。

5.根据权利要求1或4所述的高灵敏触觉传感器，其特征在于：所述一级基底与支撑块、一级基底与二级基底之间通过PDMS粘接在一起，中间存在空腔结构（6）。

6.根据权利要求1所述的高灵敏触觉传感器，其特征在于：所述刚毛结构接触到力时，将外部机械力放大并传递到一级基底，引起一级基底的微小形变，该形变引起基底上微裂纹导电结构的断开和重接过程，从而引起电阻改变。

7.根据权利要求6所述的高灵敏触觉传感器，其特征在于：所述微裂纹导电结构的断开和重接过程中电阻改变具体包括如下：

当刚毛结构接触到力时，与刚毛尖端施加的力的方向呈锐角的通道靠近刚毛根部的一级基底产生凹状的微小形变，其上部的微裂纹导电结构产生重接过程，导电通道增多，电阻减小；

当刚毛结构接触到力时，与刚毛尖端施加的力的方向呈钝角的通道靠近刚毛根部的一级基底产生凸状的微小形变，其上部的微裂纹导电结构产生断开过程，导电通道减少，电阻增大。

8.一种如权利要求1～7中任一项所述高灵敏触觉传感器的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、设置模具参数及制备模具，具体包括：设置一级基底和二级基底模具的槽深、十字形空腔厚度、通道宽度以及支撑块尺寸大小；

S2、将PDMS和固化剂按照10：1的比例进行称量配置，搅拌混合均匀后室温放置20min，去除气泡；

S3、将步骤S2制备好的PDMS浇注到基底模具里，在45℃下鼓风干燥3h；

S4、待PDMS固化后，将一级基底进行等离子处理25min；

S5、将等离子体处理后的PDMS基体放置于具有“十字形”图案的丝网印刷版的下方，等离子体处理过的一面朝上，在丝网印刷版的一端倒入导电碳浆，压紧模板，用刮板在丝网印刷版上的碳浆部位施加压力，同时朝丝网印刷版的另一端匀速移动，印刷完成后，抬起刮板，取下PDMS基底；

S6、将印刷好的导电层静置在室温下10min，待导电层稍干后，沿通道方向，以1cm的曲率直径分别弯曲各通道，产生并得到微裂纹导电结构；

S7、将固化后的支撑块用液态PDMS粘接在基底背部中央，在45℃下鼓风干燥1h；

S8、用针在PDMS中部戳出阵列的小孔，将尼龙纤维垂直插入孔中作为刚毛，与二级基底组装起来，两者之间用液态PDMS粘接；

S9、将银丝线用导电碳浆粘接在四个通道电极和中部的参考电极部位。

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