【摘 要】
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随着医学科学与工程技术的交叉,面向健康监测和医疗诊断的柔性传感器正面临着前所未有的发展机遇。目前柔性传感器的制备方法主要包括真空技术和溶液法,真空技术要求高的温度,而溶液法不可避免的产生溶剂污染。探索一种低温无溶剂污染的柔性传感器制备工艺符合“绿色”电子产品发展以及医疗卫生需求。基于此,本文采用摩擦工艺在不同材料和结构(粗糙光滑表面、平面曲面结构)的衬底上制备了柔性温度、压力和应变传感器及阵列。首
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随着医学科学与工程技术的交叉,面向健康监测和医疗诊断的柔性传感器正面临着前所未有的发展机遇。目前柔性传感器的制备方法主要包括真空技术和溶液法,真空技术要求高的温度,而溶液法不可避免的产生溶剂污染。探索一种低温无溶剂污染的柔性传感器制备工艺符合“绿色”电子产品发展以及医疗卫生需求。基于此,本文采用摩擦工艺在不同材料和结构(粗糙光滑表面、平面曲面结构)的衬底上制备了柔性温度、压力和应变传感器及阵列。首先在在纸张上制备了柔性温度传感器,制备的柔性温度传感器对应变、压力和湿度具有良好的抗干扰能力,证明了电阻调控在柔性传感器抗应变干扰上的可行性。接着在聚合物Eco-flex上制备了柔性压力传感器,基于正压阻效应柔性压力传感器量程高达160 k Pa,作为可穿戴器件时,能够对物体抓取、肌肉运动和呼吸状态进行检测,该方法同样能够扩展到PDMS,在PDMS上制备了4×4柔性压力传感器阵列,传感器阵列能够对复杂受力情况进行分析。最后在医疗导管上制备了柔性应变传感器及阵列,设置过渡电极可以在制备过程中实时检测传感器电阻变化,引入断桥结构能够对渗流区间精准把控,使得制备的柔性应变传感器在1%的小应变下应变系数高达121,能够对0.0013 N的微小力检测,通过导管在猪肠中运动可以检测猪肠形状,在导管上集成传感器阵列能够对导管弯曲位置和方向有效识别。本论文表明摩擦工艺在医疗级柔性传感器低温无溶剂污染制备上的可行性,并且对衬底材料的选取具有普适性,由于独特的工艺特点使得制备的柔性传感器在某些性能上优于其他方法,在柔性传感器朝着“绿色”电子产品发展上具有一定意义。
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