近年来,将生物可降解压电聚合物材料应用于传感器件中逐渐成为实现器件生物相容性的同时还保持所需性能的一种流行策略,其中基于聚乳酸压电效应的生物可降解薄膜在传感器、换能器、驱动器等中的应用逐渐成为新兴的研究热点之一。本课题以聚乳酸为压敏材料,采用光固化丙烯酸酯膜作为封装层,制备并研究柔性压电传感器阵列。首先,采用“三明治”结构,设计了一种3×3阵列柔性压电聚乳酸传感器,该传感器由封装层、聚乳酸压电层、上下金电极、导电斑马纸和柔性电路板排线组成。通过COMSOL Multiphysics仿真,分析了传感器阵列在不同单元间距或不同尺寸下单元之间的信号干扰情况。分析发现,单元尺寸和间距的增加可以减弱单元之间的信号干扰。最终确定了压电单元的尺寸为3mm×3mm,单元之间的距离为2mm。接着,研究了柔性压电聚乳酸传感器的制备工艺与光学表征。传感器的制备过程包括溶液流延、磁控溅射、激光切割、掩膜制备、光固化等工艺加工方法。通过X射线衍射、扫描电子显微镜以及拉曼光谱法等表征手段,对6组不同处理条件的聚乳酸薄膜进行测试,其结果表明聚乳酸的结晶度随着退火时长的增加而增加。最后,为了实现柔性压电传感器的微力学分析,搭建了微力学测试系统,并实现了如弯曲、压缩、拉伸等基本力学测试方法。对柔性压电传感器进行微力学分析,其中包括对所制的四组丙烯酸酯光固化膜、六组聚乳酸压电薄膜制成的传感器件以及柔性传感器阵列的测试,结果发现:四组光固化膜的拉伸率均能达到4倍以上,丙烯酸月桂酯与丙烯酸羟丁酯等量配比的光固化膜粘力最强;聚乳酸的压电性能与结晶性能呈正相关关系,其中,拉伸4倍且退火8小时的聚乳酸薄膜压电性能最强;采用光固化膜封装的传感器对压力的灵敏度比聚酰亚胺封装的传感器要高了3倍以上,约为1.29m V/MPa;通过对传感器阵列进行冲击测试,发现相邻阵列单元间的信号干扰较弱,且响应信号的稳定性良好;所制传感器阵列能够实现手指按压和滑动以及手腕弯曲检测,测试时能够产生2～4 m V的电压峰值信号。通过上述研究证明,该柔性压电传感器具有良好的传感性能,可以实现对外界的接触或弯曲刺激产生有效响应,并且具有良好的柔性,可以适应各种曲面,在电子皮肤领域、智能机器人等领域具有巨大的应用发展空间。本文中有图48幅,表6个,参考文献49篇。