论文部分内容阅读
MEMS是在微电子技术基础上发展起来的多学科交叉的前沿研究领域,其中MEMS硅基传感器是采用微电子和微机械加工技术制造出来的新型传感器,与传统的传感器相比,它具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量化生产、易于集成和实现智能化的特点。但由于其结构本身不可弯曲,不具有机械柔性特性,而使得其应用大大受限。柔性传感器不仅仅具备一般硅基衬底传感器的功能,并且可以安置在表面不平整的被测物体表面进行监测。柔性衬底材料有许多种,其中LCP(Liquid Crystal Polymer,液晶高分子聚合物)是一种良好的柔性材料,本论文利用LCP设计并制备了两种柔性传感器,分别是:(1)柔性应变传感器;(2)柔性湿度传感器。(1)本论文设计并制备了基于LCP衬底的柔性应变传感器。该柔性应变传感器采用LCP作为传感器的衬底,石墨烯薄膜作为传感器的应变敏感材料。该柔性应变传感器除了具备一般柔性应变传感器的机械柔性特点之外,还具备高灵敏度的优点,其应变系数高达375～473,高于多数相关研究成果。通过静态特性测试、动态特性测试以及可靠性测试,该柔性应变传感器的性能保持了良好的稳定性,具有应用在结构健康监测领域的潜能。(2)本论文设计并制备了基于LCP衬底的柔性湿度传感器。该柔性湿度传感器采用LCP作为传感器的衬底,聚酰亚胺作为传感器的湿度敏感材料。该柔性湿度传感器与传统硅基湿度传感器相比较具有成本低廉、结构简单、制作方便等优点。该柔性湿度传感器在25℃下的平均灵敏度为0.4fF/%RH,最大回滞为±4.16%RH,其平均灵敏度在25℃-70℃范围内受温度影响较小。在25℃下其响应时间和恢复时间分别为36s和39s。该柔性湿度传感器可以应用于环境湿度检测、人工电子皮肤系统和可穿戴设备等领域。通过以上研究可知,LCP作为一种良好的柔性衬底材料,可以应用于多种MEMS柔性传感器器件。