一种可各向拉伸的柔性磁传感器阵列及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115950735A(43)申请公布日2023.04.11(21)申请号202211498428.4G01N3/22(2006.01)(22)申请日2022.11.28(71)申请人中国科学院宁波材料技术与工程研究所地址315201浙江省宁波市镇海区中官西路1219号(72)发明人李润伟潘礼礼谢亚丽杨华礼胡海旭李欣泽(74)专利代理机构宁波甬致专利代理有限公司33228专利代理师高瑞霞(51)Int.Cl.G01N3/06(2006.01)G01N3/08(2006.01)G01N3/20(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图1页(54)发明名称一种可各向拉伸的柔性磁传感器阵列及其制备方法(57)摘要本发明提供了一种可各向拉伸的柔性磁传感器阵列及其制备方法，柔性磁传感器阵列包括高弹性衬底薄膜层、阵列刚性岛层和磁传感器层，阵列刚性岛层包括设置于高弹性衬底薄膜层上的呈阵列排布的若干个刚性岛，磁传感器层包括设置于每个刚性岛上的一磁传感器，每个刚性岛分别从磁传感器引出若干个弹性电极，所有弹性电极贴合设置于高弹性衬底薄膜层上，且引出至高弹性衬底薄膜层的边缘处，磁传感器的杨氏模量大于刚性岛的杨氏模量，刚性岛的杨氏模量大于高弹性衬底薄膜层的杨氏模量。本发明的高弹性衬底薄膜层、阵列刚性岛层和磁传感器层呈模量梯度结构，在变形下具有应变隔离效果，使高弹性衬底薄膜层承受大部分应变，保证磁传感器原本性能。CN115950735ACN115950735A权利要求书1/2页1.一种可各向拉伸的柔性磁传感器阵列，其特征在于：包括高弹性衬底薄膜层(1)、阵列刚性岛层和磁传感器层，所述阵列刚性岛层包括设置于高弹性衬底薄膜层(1)上的呈阵列排布的若干个刚性岛(2)，所述磁传感器层包括设置于每个刚性岛(2)上的一磁传感器(3)，每个所述刚性岛(2)分别从磁传感器(3)引出若干个弹性电极(4)，所有所述弹性电极(4)贴合设置于高弹性衬底薄膜层(1)上，且引出至高弹性衬底薄膜层(1)的边缘处，所述磁传感器(3)的杨氏模量大于刚性岛(2)的杨氏模量，所述刚性岛(2)的杨氏模量大于高弹性衬底薄膜层(1)的杨氏模量。2.根据权利要求1所述的一种可各向拉伸的柔性磁传感器阵列，其特征在于：所述高弹性衬底薄膜层(1)的材料为PDMS、PU或Ecofelx，所述刚性岛(2)的材料为聚酰亚胺或光刻胶，所述弹性电极(4)的材料为液态金属或银纳米线。3.根据权利要求1或2所述的一种可各向拉伸的柔性磁传感器阵列，其特征在于：所述高弹性衬底薄膜层(1)和刚性岛(2)的表面粗糙度均小于1纳米。4.根据权利要求1所述的一种可各向拉伸的柔性磁传感器阵列，其特征在于：所述刚性岛(2)和磁传感器(3)均为圆形或多边形。5.一种根据权利要求1～4任意一项所述的可各向拉伸的柔性磁传感器阵列的制备方法，其特征在于：包括正向制作方法和反向制作方法，所述正向制作方法依次按照步骤S1、S2、S3、S4和S5进行制作，所述反向制作方法依次按照步骤S1、S4、S3、S2和S5进行制作；其中S1、提供一临时衬底层并清洗；S2、制作高弹性衬底薄膜层(1)：将高弹性衬底的前驱体与固化剂按预设重量比混合均匀并旋涂在上一层上，烘干固化后得到高弹性衬底薄膜层(1)；S3、制作阵列刚性岛层：在上一层上旋涂光刻胶，烘干固化后使用特定图案的光刻板进行光刻得到阵列刚性岛层，再依次进行显影、定影、烘干固化，得到若干个刚性岛(2)；S4、制作磁传感器层：在上一层上通过磁控溅射生长制作若干个自旋阀结构的磁性薄膜，得到磁传感器层；S5、阵列刚性岛层中的每个刚性岛(2)均从对应的磁传感器(3)引出若干个弹性电极(4)，将引出的弹性电极(4)贴合设置于高弹性衬底薄膜层(1)上。6.根据权利要求5所述的一种可各向拉伸的柔性磁传感器阵列的制备方法，其特征在于：在正向制作方法和反向制作方法中，所述步骤S1均包括如下步骤：S11、提供一硅片作为临时衬底层，使用等离子体清洗硅片表面；S12、在清洗后的硅片表面旋涂特定浓度的葡聚糖溶液，并烘烤得到牺牲层。7.根据权利要5或6所述的一种可各向拉伸的柔性磁传感器阵列的制备方法，其特征在于：在正向制作方法中，所述步骤S2之后步骤S3之前还设有一清洗步骤：使用等离子体清洗高弹性衬底薄膜层(1)的表面。8.根据权利要求6所述的一种可各向拉伸的柔性磁传感器阵列的制备方法，其特征在于：在正向制作方法和反向制作方法中，在步骤S3在中，旋涂光刻胶后，再以特定转速空转一段时间。9.根据权利要求6所述的一种可各向拉伸的柔性磁传感器阵列的制备方法，其特征在于：在正向制作方法中，所述步骤S4包括如下步骤：使用去离子水溶解牺牲层，移出临时衬2CN115950735A权