一种具有裂纹的导电薄膜的高灵敏度传感器及其利记博彩app
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有裂纹的导电薄膜的高灵敏度传感器及其利记博彩app，特别地，本发明涉及一种多功能的、利用具有细微裂纹的导电薄膜来感应位移、振动和/或压力的高灵敏度传感器，以及通过简单且经济的制造方法制造本发明的传感器。
【背景技术】
[0002]一般说来，高灵敏度传感器往往用于感应微小的信号并将感应信号转换为像电信号这样的数据。高灵敏度传感器是现代工业的基本组成部分，如已知的用于测量压力或拉力的电容传感器、压电传感器以及拉力仪。
[0003]然而，这些传感器只能应用于特定的场景下，或者这些传感器受到除压力之外多种环境因素的影响，导致测定值不精确，难以保证重复测定的测定值的一致性。这些传感器固有的结构性问题阻碍了柔性结构的制造。
[0004]因用于语音识别的传统麦克风缺乏过滤噪声的能力，在极端噪声环境中，其存在识别率低的问题。
[0005]在这样的背景下，为免受先前技术存在的问题，发展新型的高灵敏度传感器和声音识别系统势在必行。
【发明内容】
[0006]技术问题
[0007]本发明提供一种减少环境因素影响并能够感应位移、振动和/或压力以及极其细微的变化并保持重复测定的测定值的精确性的多功能、高灵敏度传感器。
[0008]本发明还提供了一种制造本发明的高灵敏度传感器的制造方法。
[0009]解决问题
[0010]本发明一方面，提供一种高灵敏度传感器包括:
[0011]载体；
[0012]形成于所述载体至少一面上的导电薄膜；
[0013]所述导电薄膜包括裂纹，至少部分所述裂纹具有彼此部分接触的相对的裂纹面，
[0014]在外界的物理刺激下，所述相对的裂纹面相对移动，使所述相对的裂纹面的接触面积变化或者使所述相对的裂纹面的接触断开-再重新接触，引起所述导电薄膜的电阻变化，所述传感器通过检测所述电阻变化以测量所述外界物理刺激。
[0015]本发明另一方面，提供一种制造高灵敏度传感器的方法，其方法包括:
[0016]在载体的至少一面上形成一导电薄膜，及
[0017]在导电薄膜中形成裂纹。
[0018]本发明的有益效果
[0019]本发明的高灵敏度传感器利用形成在载体至少一面上的带有裂纹的导电薄膜来高灵敏度地测量压力和/或振动。本发明的高灵敏度传感器能够应用于多种用途中，如振动传感器、压力传感器以及拉力仪；
[0020]本发明的高灵敏度传感器能够应用于多种领域，如人造皮肤和声音识别系统，归因于本发明具有形成一种弹性结构的能力；
[0021 ]本发明的高灵敏度传感器能够在一定的工业规模下，通过一种简单的方法制得，具备经济上的优势。
[0022]附图简要说明
[0023]图1展示本发明的一个实施例涉及的细微裂纹形成在铂金薄膜中的高灵敏度传感器；
[0024]图2为本发明的一个实施例涉及的高灵敏度传感器的示意图；
[0025]图3展示示例I制造的高灵敏度传感器；
[0026]图4为示例I制造的高灵敏度传感器的局部放大图；
[0027]图5为示例I制造的高灵敏度传感器的裂纹部分的局部放大图；
[0028]图6为示例I制造的高灵敏度传感器的展示裂纹部分的原子力显微镜图像；
[0029]图7展示示例I制造的高灵敏度传感器的电阻变化取决于弯曲次数；
[0030]图8展示示例I制造的高灵敏度传感器在增大拉力作用下的裂纹面相互相对移动的状态；
[0031]图9展示示例I制造的图案化的高灵敏度传感器在变化的拉力作用下电阻变化；
[0032]图10展示示例I制造的图案化的高灵敏度传感器在变化的拉力作用下电导系数的变化；
[0033]图11阐释示例2制造的图案化的高灵敏度传感器；
[0034]图12展示示例2制造的图案化的高灵敏度传感器测量压力的步骤；
[0035]图13展示示例2制造的图案化的高灵敏度传感器测量压力的结果；
[0036]图14展示具体应用例3的小提琴频率测量的结果；
[0037]图15是示例I的高灵敏度传感器贴附于声带上的状态图；
[0038]图16是具体应用例4的声音识别系统的测量结果图；
[0039]图17按照图式展示具体应用例5中的水滴下落的压力测量系统；
[0040]图18是具体应用例5中水滴下落的测量结果图；
[0041]图19展示具体应用例6中的脉搏测量结果；
[0042]图20是具体应用例7的压力测量系统示意图；
[0043]图21是具体应用例7的压力测量结果图；
[0044]图22是具体应用例7的压力测量结果图。
[0045]最佳实施例
[0046]因发明本身允许各种变化和多种实施例，特别的实施例将会以附图形式说明，并且通过书面说明进行细节上的描述。然而，这并非意在将本发明限制在某种特定的使用模式下，而是为了领会到所有的变化、同等体或替代物而不会偏离它本身包含的精髓和技术范畴。在本发明的描述中，当相关技术不会造成对本发明的实质不清楚时，相关技术的详细解释会被省略。
[0047]本发明的一个实施例涉及的基于裂纹的高灵敏度传感器，其更详细的说明会被给出。
[0048]本发明的高灵敏度传感器包括载体和形成于载体至少一面上的导电薄膜，导电薄膜包括细微裂纹，其相对的裂纹面相对运动以响应外界环境变化，从而导致裂纹的电气特性变化。该传感器利用其电气特性的变化。
[0049]—般地，金属薄膜由小的金属粒子沉积形成，金属粒子生长成薄膜而形成晶界。通过外界刺激致使压力在晶界处积累，使得金属晶界变形，导致裂纹沿晶界形成。这样的裂纹一直被认为是导致许多不完美的缺陷，并且现今相当大的研究成果都致力于将裂纹减少到最低限度。
[0050]在本发明中，导电薄膜上的裂纹由人工制成，以形成细微的相互连接，使得高灵敏度传感器能够通过其电气变化感应到位移、压力或振动极其细微的变化。即是说，在形成导电薄膜过程中，沿晶界创建的至少部分裂纹具有彼此部分接触的相对的表面。在受到外界刺激时，如被施加一变化的振动或压力刺激时，彼此接触的相对的裂纹面相对运动。此时，裂纹面的接触面积发生变化，致使导电薄膜的电阻发生变化，或者裂纹发生电意义上的短路或是开路，致使导电薄膜的电阻值剧烈的变化。此变化通过导电薄膜的结构检测。因此，高灵敏度传感器能够被用作位移传感器、振动传感器、压力传感器或者拉力仪。
[0051]依据一实施例，在导电薄膜中的裂纹可能具有多种形态，其取决于导电薄膜晶界的形态。裂纹的数量并没有特别的限定，其数量的变化取决于多种因素，如导电薄膜的厚度和形成条件。
[0052]图1示范性地展示出形成在一个约20纳米厚的铂金薄膜上的裂纹。图1也展示了通过弯曲设于载体上的铂金薄膜以形成纳米尺寸的裂纹结构的部分放大图像。此处，裂纹形成在一个方向上，即使说，其形成在垂直于纸平面的一个方向上，并且裂纹具有互不相连的裂纹线(见虚线框)或是裂纹线被延长(见实线框)的结构。
[0053]在实线框中的裂纹线放大图显示，裂纹面彼此相对且彼此接触，裂纹面的面缘被一定间距的相邻的裂纹间隔开来。彼此接触的裂纹面在外界物理刺激作用于裂纹时相对移动。此时，裂纹面接触面积可能发生变化或是被间隔开，由此，导电薄膜的电阻可能发生变化，导致电气短路。被外界刺激分离开的裂纹面在其它外界刺激的作用下，重新与其它裂纹面接触，导致电阻变化。在裂纹面彼此接触之前，外界刺激致使裂纹面相对移动，导致电阻增大，可通过测量电阻的变化以确定外界刺激的存在或是外界刺激的作用大小。在外界刺激之前，相互间隔开几纳米的裂纹面也可通过外界刺激彼此接触，导致电阻的变化。
[0054]对能够用作具有裂纹的导电薄膜的金属材料不作限定，只要其具有粒子且能够生长成为晶体薄膜，即使说，只要是多晶体便可。例如，导电薄膜的材料可以是铂金、镍、铜、黄金、银、铁、铬、镁、锌、锡、铝、钴、锰、钨、镉、钯、碳或者它们的混合物或是合金。为了提升传感器的灵敏度，优选的导电薄膜、其在没有外界刺激时该导电薄膜为低电阻；在外界刺激时、随着导电薄膜裂纹面之间接触程度变化导电薄膜电阻发生显著变化。有鉴于此，使用高导电率的金属如铂金、铜或者铝生成的导电薄膜来制作高灵敏度传感器是有益的。
[0055]依据一个实施例，导电薄膜不限于某个特定的厚度，但最好具有足够通过机械方法如增大拉力和弯曲力以形成裂纹的厚度。裂纹的形成条件根据金属的种类可能有所