一种微结构及其制备方法与应用

本发明属于柔性传感器，具体涉及一种微结构及其制备方法与应用，尤其涉及该微结构在柔性压力传感器中的应用。

背景技术：

1、柔性压力传感器是一种能够将力学信号转变为电信号的传感器件，其具备体积小、轻薄、可弯曲、可变形、使用环境灵活等特点，其原理是吸附于基材上的应变电阻随机械变形而变化，俗称电阻应变效应。除了在传统的气动设备领域广泛应用外，近些年，在可穿戴设备等集成度较高的使用场景，诸如交互设备、人体工学设备上也展现出了较多的应用。为适用于各类场景中的力学反馈，基于微结构原理的柔性压力传感器，其微结构特征在平衡材料力学性质和电阻层电学性质上起到减小电阻应变的非线性，提高传感器响应线性度的关键作用。

2、在基于微结构原理的柔性压力传感器制备过程中，为了获得与柔性材料力学性质匹配的微观凸起结构，进而制备满足柔性传感器封装所使用的薄膜，无论是研制阶段的产品优化还是批量生产阶段的成本控制，都需要考虑微结构形成工艺本身。一些较前沿的加工方式，如激光烧结、激光刻蚀等微加工设备在微结构成形工艺上已经取得了较多的应用，但工艺效率、工艺成本有待提升。

技术实现思路

1、本发明的目的是提升现有技术中基于微结构原理的柔性压力传感器的微结构成型工艺效率低、工艺成本高的技术问题，提供一种微结构及其制备方法与应用。

2、本发明实现上述目的采取的技术方案如下。

3、本发明提供一种微结构的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤一、将粘结剂平铺于下模具的槽底，加热流平，降至常温，得到粘结层；

5、步骤二、取粉料置于粘结层上，预压实，得到粉料层，盖上上模具，加压加热；

6、步骤三、冷却后，打开上模具，除去粉料层，得到微结构；

7、所述粘结剂为热塑性材料，下模具的槽底和上模具的下表面均为水平面，粉料为熔化温度高于粘结层熔化温度的热塑性材料或者为热固性材料，步骤二中，加热温度低于粘结层的熔化温度，加压压力小于粉料的结构强度。

8、优选的是，步骤一中，所述粘结剂的形态为薄膜、粉料或液料；更优选的是，所述粘结剂为薄膜，将粘结剂使用振动刀切割机进行剪裁，恰好平铺于下模具槽底；更优选的是，所述粘结剂为粉料，将粘结剂平铺于下模具槽底，预压平整。

9、优选的是，步骤一中，所述粘结剂为热塑性聚氨酯；更优选的是，所述粘结剂为热塑性聚氨酯薄膜。

10、优选的是，步骤一中，所述粘结层厚度为0.1-0.2mm。

11、优选的是，所述上模具和下模具形成的模腔为方体型。

12、优选的是，所述下模具的模腔通过铣刀加工。

13、优选的是，所述上模具和下模具的材料均耐190℃以上温度，更优选的是，所述上模具和下模具的材料均为2a12铝合金。

14、优选的是，步骤一中，所述加热温度为190℃。

15、优选的是，步骤一中，在将粘结剂平铺于下模具的槽底前，在下模具的内壁涂上脱模剂。

16、优选的是，步骤二中，所述粉料目数均匀，更优选的是，目数均匀的粉料的获得方法为：将粉料先通过球磨机研磨，之后进行对应目数的振动过筛。

17、优选的是，步骤二中，所述粉料为250-350目pa12尼龙粉料，更优选的是，为300目pa12尼龙粉料。

18、优选的是，步骤二中，所述加热温度低于粘结层的熔化温度20℃以上，更优选的是，加热温度为110℃-170℃。

19、优选的是，步骤二中，所述加压压力不超过1mpa。

20、优选的是，步骤二中，加压时间为2min-3min。

21、本发明还提供上述微结构的制备方法制备的微结构。

22、本发明还提供上述微结构在柔性压力传感器中的应用。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

24、本发明的微结构制备方法，操作简单，效率高，成本低。

25、本发明的微结构具备成膜等厚特征，且结构均匀分布，耐久性好，适用于柔性压力传感器的力学参数和电学参数的关联的线性度的调控。

技术特征：

1.微结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的微结构的制备方法，其特征在于，步骤一中，

3.根据权利要求1所述的微结构的制备方法，其特征在于，所述上模具和下模具形成的模腔为方体型。

4.根据权利要求1所述的微结构的制备方法，其特征在于，所述粘结剂为热塑性聚氨酯薄膜，所述上模具和下模具的材料均为2a12铝合金，所述粉料为250-350目pa12尼龙粉料，且粉料目数均匀。

5.根据权利要求1所述的微结构的制备方法，其特征在于，步骤一中，在将粘结剂平铺于下模具的槽底前，在下模具的内壁涂上脱模剂。

6.根据权利要求1所述的微结构的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述加热温度为190℃。

7.根据权利要求1所述的微结构的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述加热温度低于粘结层的熔化温度20℃以上。

8.根据权利要求7所述的微结构的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述加热温度为110℃-170℃，所述加压压力不超过1mpa，所述加压时间为2min-3min。

9.权利要求1-8任何一项所述的微结构的制备方法制备的微结构。

10.权利要求9所述的微结构在柔性压力传感器中的应用。

技术总结本发明涉及一种微结构及其制备方法与应用，属于柔性传感器技术领域。本发明的微结构的制备方法，先将粘结剂平铺于下模具的槽底，加热流平，降至常温，得到粘结层；然后取粉料置于粘结层上，预压实，得到粉料层，盖上上模具，加压加热；冷却后，打开上模具，除去粉料层，脱下模具，得到微结构。该微结构制备方法，操作简单，效率高，成本低，制备的微结构具备成膜等厚特征，且结构均匀分布，耐久性好，能够在柔性压力传感器中的应用。技术研发人员：杨小牛,陈宗楠,张通,李坤受保护的技术使用者：中国科学院长春应用化学研究所技术研发日：技术公布日：2024/1/13