一种柔性可拉伸应变传感器及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110926387A(43)申请公布日2020.03.27(21)申请号201911194726.2(22)申请日2019.11.28(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号(72)发明人叶冬苏丽娟(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201代理人李智孔娜(51)Int.Cl.G01B17/04(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种柔性可拉伸应变传感器及其制备方法(57)摘要本发明属于应变测量领域，并具体公开了一种柔性可拉伸应变传感器及其制备方法，包括柔性基底、共面波导传输线、第一缝隙阶跃阻抗谐振器和第二缝隙阶跃阻抗谐振器，共面波导传输线、第一缝隙阶跃阻抗谐振器和第二缝隙阶跃阻抗谐振器均设置在柔性基底上；共面波导传输线整体外轮廓与柔性基底相同，其包括信号传输线、第一地线和第二地线，第一缝隙阶跃阻抗谐振器包括第一方块和第二方块，第二缝隙阶跃阻抗谐振器包括第三方块和第四方块，第三方块与第一方块大小相同且对称分布，第四方块与第二方块大小不同。本发明具有灵敏度高、稳定性好、拉伸动态范围大、制备简单、能实时测量且能同步检测两个不同方向上的拉伸应变的优点。CN110926387ACN110926387A权利要求书1/1页1.一种柔性可拉伸应变传感器，其特征在于，包括柔性基底(1)、共面波导传输线(2)、第一缝隙阶跃阻抗谐振器(3)和第二缝隙阶跃阻抗谐振器(4)，其中：所述共面波导传输线(2)、第一缝隙阶跃阻抗谐振器(3)和第二缝隙阶跃阻抗谐振器(4)均设置在所述柔性基底(1)上；所述共面波导传输线(2)整体外轮廓与所述柔性基底(1)相同，其包括信号传输线(2-1)、第一地线(2-2)和第二地线(2-3)，其中，所述信号传输线(2-1)位于所述柔性基底(1)中部，其两端设置有接头；所述第一地线(2-2)和第二地线(2-3)平行且对称设置在所述信号传输线(2-1)两侧，且所述第一地线(2-2)、第二地线(2-3)与所述信号传输线(2-1)间均设有开槽(2-4)；所述第一缝隙阶跃阻抗谐振器(3)包括第一方块(3-1)和第二方块(3-2)，所述第一方块(3-1)为所述第一地线(2-2)内的凹槽，所述第二方块(3-2)为所述第一地线(2-2)上连接所述第一方块(3-1)和开槽(2-4)的凹槽；所述第二缝隙阶跃阻抗谐振器(4)包括第三方块(4-1)和第四方块(4-2)，所述第三方块(4-1)为所述第二地线(2-3)内的凹槽，其与所述第一方块(3-1)大小相同，且与所述第一方块(3-1)相对于所述信号传输线(2-1)对称；所述第四方块(4-2)为所述第二地线(2-3)上连接所述第三方块(4-1)和开槽(2-4)的凹槽，其与所述第二方块(3-2)大小不同。2.如权利要求1所述的柔性可拉伸应变传感器，其特征在于，所述柔性基底(1)为聚二甲基硅氧烷薄膜。3.如权利要求1所述的柔性可拉伸应变传感器，其特征在于，所述柔性基底(1)厚度为50μm～150μm，进一步优选为80μm～120μm。4.如权利要求1所述的柔性可拉伸应变传感器，其特征在于，所述共面波导传输线(2)厚度为20μm～40μm。5.如权利要求1-4任一项所述的柔性可拉伸应变传感器，其特征在于，所述信号传输线(2-1)宽度为1mm～3mm，所述第一地线(2-2)和第二地线(2-3)的宽度为5mm～10mm。6.一种如权利要求1-5任一项所述的柔性可拉伸应变传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1将柔性基底(1)固定在硅片上，采用丝网印刷方法在柔性基底(1)上印刷形成共面波导传输线(2)、第一缝隙阶跃阻抗谐振器(3)和第二缝隙阶跃阻抗谐振器(4)；S2将印刷后的柔性基底(1)从硅片上剥离，在共面波导传输线(2)中的信号传输线(2-1)两端粘附接头，完成柔性可拉伸应变传感器的制备。7.如权利要求6所述的柔性可拉伸应变传感器制备方法，其特征在于，所述S1中，将柔性基底(1)固定在硅片上时，采用未固化的聚二甲基硅氧烷与固化剂均匀混合，然后将其旋涂在硅片上并进行固化。8.如权利要求7所述的柔性可拉伸应变传感器制备方法，其特征在于，所述聚二甲基硅氧烷与固化剂的混合比例为8:1～12:1。9.如权利要求6所述的柔性可拉伸应变传感器制备方法，其特征在于，所述S1中，采用石墨烯导电浆料在柔性基底(1)上印刷共面波导传输线(2)。10.如权利要求6所述的柔性可拉伸应变传感器制备方法，其特征在于，所述S1中，完成丝网印刷后，将印刷后的柔性基底(1)在80℃～100℃的温度下进行加热固化。2CN110926387A说明书1/5页一种柔性可拉伸应变传感器及其制备方法