本發(fā)明屬于電子信息領(lǐng)域，尤其涉及一類碳納米材料柔性力敏傳感元件及制備方法。

背景技術(shù)：

柔性力敏傳感元件在眾多領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，例如在機(jī)器人領(lǐng)域用于復(fù)雜曲面表面接觸載荷感知的觸覺傳感器，生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域體表張力或血管張力傳感器,以及信息顯示領(lǐng)域力敏觸摸屏等，通過利用聚合物材料為基體，以不同傳感原理得到載荷與傳感物理量的對應(yīng)關(guān)系。目前實(shí)用的柔性力敏傳感元件基本上為壓電聚合物材料聚偏氟乙烯(PVDF)薄膜，此類力敏元件由于信號微弱，需要對信號進(jìn)行前置放大，因此信噪比較小，對環(huán)境噪聲抑制有一定要求，且由于壓電效應(yīng)具有較大弛豫性，對載荷的定量測量有較大不確定性。近年來，許多學(xué)者研究了利用各種納米材料制備柔性力敏傳感元件，例如利用碳納米管制備電阻式拉、壓力敏傳感元件、氧化鋅納米線制備壓電式納米力敏傳感元件、微米結(jié)構(gòu)表面電容式或場效應(yīng)管式力敏傳感元件等。

石墨烯作為一種二維材料，具有許多卓越的電學(xué)性質(zhì)，其高載流子遷移率和低溫度敏感性使得石墨烯被用于多種場效應(yīng)器件，并且由于石墨烯具有出色的彎曲柔性和可見光透明性，因此利用石墨烯的柔性和場效應(yīng)特性，設(shè)計(jì)力敏傳感元件，具有比利用其他原理更高的靈敏度和信噪比，并可以得到較高的透明性，具備應(yīng)用于多種柔性力敏元件的條件。以石墨烯為場效應(yīng)敏感材料的柔性結(jié)構(gòu)，近年來有人試圖采用有機(jī)離子膠體介電材料作為介質(zhì)層，由于這類有機(jī)離子膠體介電材料具有很大的介電常數(shù)，可以使得石墨烯場效應(yīng)元件在較低的柵壓下工作，較好地避免由于高柵壓和形變造成的介質(zhì)層擊穿或漏電，保證場效應(yīng)晶體管器件能在多次形變下工作。

半導(dǎo)體型的碳納米管在場效應(yīng)開關(guān)比、形變穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性方面與石墨烯相比有一定優(yōu)越性。采用半導(dǎo)體型碳納米管制備場效應(yīng)力敏傳感器，具有比石墨烯更高的靈敏度和形變穩(wěn)定性，保證場效應(yīng)晶體管器件在多次形變下具有高重復(fù)性。半導(dǎo)體型碳納米管的分離制備技術(shù)有物理法和化學(xué)法，可以從批量化學(xué)氣相沉積制備的金屬和半導(dǎo)體型混合物中分離出半導(dǎo)體型碳納米管。

本發(fā)明通過設(shè)計(jì)在三維銅基體上棱錐條帶負(fù)型結(jié)構(gòu)，在其上用化學(xué)氣相沉積方法制備厚度可控的石墨烯單層或多層膜，再用轉(zhuǎn)移法將石墨烯轉(zhuǎn)移到彈性體正型表面，或直接在彈性體正型表面涂覆半導(dǎo)體型碳納米管，用銀或銅納米線作為源、漏導(dǎo)電電極，以覆蓋在石墨烯或碳納米管表面的離子膠體為介電層，以覆蓋在聚合物薄膜表面的碳納米管、銀納米線或銅納米線為導(dǎo)電柵極，將柵極導(dǎo)電層與棱錐頂端接觸，形成平行的可移動?xùn)艠O場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，當(dāng)柵壓和源漏間偏壓固定時，該結(jié)構(gòu)的源漏電流與施加在柵極對棱錐的壓縮形變呈正比，通過設(shè)計(jì)不同的棱錐條帶和柵極與棱錐條帶之間的支撐結(jié)構(gòu)，可以設(shè)計(jì)不同載荷敏感范圍的力敏傳感元件。

由于上述結(jié)構(gòu)棱錐尺寸可以達(dá)到20微米，具有可集成性，單個棱錐肉眼不易分辨，石墨烯和納米線電極具有高透明性，因此上述結(jié)構(gòu)適合還用于對透明度要求較高的柔性力敏觸摸屏及其他力敏元件。在對透明性要求不高的應(yīng)用場合，采用較寬的棱錐尺寸可以得到更高應(yīng)變靈敏度和更高動態(tài)范圍，因此通過上述基本結(jié)構(gòu)可以設(shè)計(jì)出多種不同載荷測量范圍的力敏元件，具有廣泛的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的為提供一種設(shè)計(jì)、制備高靈敏度、高穩(wěn)定性柔性力敏傳感器的方法，該傳感器在0到3MPa范圍內(nèi)靈敏度可以通過結(jié)構(gòu)調(diào)整進(jìn)行設(shè)計(jì)，最高靈敏度可以達(dá)到3MPa^-1，具有高溫度、應(yīng)變穩(wěn)定性，最小尺寸可到20微米寬，可制成透明、彎曲曲率小于3毫米的薄膜力敏結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的技術(shù)方案為；一類基于三維碳納米材料場效應(yīng)結(jié)構(gòu)的柔性力敏傳感元件，由椎體層和覆蓋在椎體層上的導(dǎo)電柵極層構(gòu)成；所述的椎體層由中心向外依次為彈性體三維棱體錐膜層、碳納米材料薄膜層、平行條狀電極層、離子膠體介電材料層；所述的彈性體三維棱體錐膜層是若干三維棱體錐形成的平行一維棱錐條帶或陣列，所述的三維棱體錐的底寬20-150微米；所述的導(dǎo)電柵極層的基體為彈性體材料，表面覆蓋柔性導(dǎo)電材料，導(dǎo)電材料層與椎體層的三維棱體錐的頂端接觸，形成可移動場效應(yīng)晶體管柵極；所述的碳納米材料薄膜層為連續(xù)石墨烯或分散碳納米管。

所述的彈性體三維棱體錐膜層材質(zhì)是室溫固化硅橡膠、熱塑性聚氨酯、醚酯型熱塑性彈性體中的任意一種。

所述離子膠體介電材料層是1-乙基-3-甲基咪唑雙三氟甲璜酰亞胺鹽離子液體與偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的混合物，用溶液甩膠法沉積在碳納米材料薄膜層表面，厚度不大于200納米。

所述的導(dǎo)電柵極層的基體為熱塑性聚氨脂、醚酯型熱塑彈性體中任意一種，覆蓋的柔性導(dǎo)電材料為碳納米管、銀納米線、銅納米線中的任意一種，密度使得方塊電阻不大于1000歐姆。

所述的平行條狀電極層用銀或銅納米線作為電極導(dǎo)電材料，采用噴墨打印方法制備在覆蓋有碳納米材料薄膜層的棱錐條帶上，作為單個或平行棱錐條帶陣列的場效應(yīng)結(jié)構(gòu)源、漏測量電極。

制備所述的基于三維碳納米材料場效應(yīng)結(jié)構(gòu)的柔性力敏傳感元件的方法，先制備三維棱體錐層，再制備碳納米材料薄膜層，然后，用光刻法在碳納米材料薄膜層表面制備場效應(yīng)測量區(qū)，先將棱錐條帶部分用光刻法覆蓋水性光刻膠，然后用氧等離子體去除暴露部分碳納米材料薄膜層，再用噴墨打印法在棱錐條帶或條帶陣列上制備銀或銅納米線電極，電極線寬為40至150微米，該納米線電極的密度保持為方塊電阻不高于200歐姆，得到附著在碳納米材料薄膜層表面的源、漏電極；在上述碳納米材料薄膜層表面沉積一層離子膠體，再在上述結(jié)構(gòu)表面覆蓋一層導(dǎo)電柵極層，基體為彈性體材料，表面覆蓋柔性導(dǎo)電材料，該導(dǎo)電層下表面與棱錐頂端接觸，形成可移動場效應(yīng)晶體管柵極；其中，當(dāng)碳納米材料薄膜層是連續(xù)石墨烯時，用模板法和電沉積法制備銅表面三維棱體錐層結(jié)構(gòu)；用化學(xué)氣相沉積法在上述銅結(jié)構(gòu)表面沉積單層或多層石墨烯；用彈性體材料在上述銅結(jié)構(gòu)表面負(fù)型中填充，形成連續(xù)基體厚膜；用水性溶液溶解銅膜，形成覆蓋在三維彈性體棱錐結(jié)構(gòu)表面的石墨烯連續(xù)薄膜；當(dāng)碳納米材料薄膜層是分散碳納米管時，用模板法制備彈性體三維棱體錐層結(jié)構(gòu)；用溶液甩膠法在上述彈性體表面沉積一層半導(dǎo)體型單臂碳納米管，形成分散的碳納米管薄膜層，厚度不大于10納米；所述的碳納米管用化學(xué)氣相沉積方法制備，長度0.8到2.5微米，直徑0.7到1.3納米，電子遷移率不低于10²/Vs，半導(dǎo)體型碳管含量大于95％，分散液為甲苯。

用模板法和電沉積法制備銅表面三維棱體錐層結(jié)構(gòu)是先用模板法制備彈性體膠膜三維結(jié)構(gòu)，步驟為：

(5)先在有氧化層的硅片表面光刻出單個或多個條帶狀窗口，然后用HF腐蝕去除氧化層，再用四甲基氫氧化胺水溶液加異丙醇，腐蝕出棱椎條帶腐蝕坑負(fù)型；

(6)用熔化的熱塑性聚氨酯填充加熱的上述棱錐狀硅負(fù)型，在真空下固化后機(jī)械剝離，形成正型的聚氨酯膠膜；

(7)在上述聚氨酯正型表面用甩膠法涂覆一層聚甲基丙烯酸甲酯，厚度小于1微米，充分干燥后，再用真空蒸發(fā)法在表面蒸發(fā)一層純銅，將表面覆蓋有銅膜的膠膜懸掛在硫酸銅電解液中，以純銅為陽極，上述膠膜正型為陰極，在表面緩慢沉積一層純銅；

(8)將沉積完畢的銅膜清洗、干燥后浸入甲苯中1分鐘，取出干燥，膠膜正型剝離，將銅膜繼續(xù)用氯仿浸泡10小時后，取出干燥，在干燥純氮?dú)猸h(huán)境保存。

用化學(xué)汽相沉積法在銅結(jié)構(gòu)表面沉積單層或多層石墨烯，具體是：將上述銅結(jié)構(gòu)在氫氣中700℃退火1小時，然后排出氫氣，升溫至900～1020℃，保持1小時，再按1:1流量通入甲烷和氫氣，在900～1020℃保持15分鐘，然后緩慢降溫，得到生長在銅表面的單層或多層石墨烯。

用模板法制備彈性體三維棱體錐層結(jié)構(gòu)的具體步驟為：

(1)先在有氧化層的硅片表面光刻出單個或多個條帶狀窗口，然后用HF腐蝕去除氧化層，再用四甲基氫氧化胺水溶液加異丙醇，腐蝕出棱椎條帶腐蝕坑硅負(fù)型；

(2)用彈性體材料在上述硅結(jié)構(gòu)表面負(fù)型中填充，形成連續(xù)基體厚膜，真空固化后機(jī)械剝離，形成彈性體膠膜正型。

所述的水性溶液為氯化鐵、硝酸鐵飽和溶液。

有益效果

按照本發(fā)明的方法制備的柔性力敏傳感器具有高靈敏度、高穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)。該傳感器在0到3MPa范圍內(nèi)靈敏度可以通過結(jié)構(gòu)調(diào)整進(jìn)行設(shè)計(jì)，最高靈敏度可以達(dá)到3MPa^-1，具有高溫度、應(yīng)變穩(wěn)定性，最小尺寸可到20微米寬，可制成透明度高于80％、彎曲曲率小于3毫米的薄膜力敏結(jié)構(gòu)。

附圖說明

圖1為柔性力敏傳感元件制備過程示意圖。

圖2為典型結(jié)構(gòu)柔性力敏傳感元件棱錐結(jié)構(gòu)顯微圖像。

圖3為柔性力敏傳感元件結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1為可動?xùn)艠O，2為漏，3為柵偏壓，4為源偏壓，5為離子膠體。

圖4為典型元件的載荷-場效應(yīng)電導(dǎo)曲線。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明所用的石墨烯為用化學(xué)氣相沉積法沉積在三維銅棱錐負(fù)型表面的單層或多層石墨烯，該石墨烯對銅表面形成連續(xù)覆蓋，單層或多層膜的均勻性大于90％，該銅負(fù)型用電沉積方法沉積在表面蒸發(fā)有一層銅的熱塑性聚氨酯正型上，該正型用填充在硅負(fù)型后剝離方法制備，硅負(fù)型用在表面氧化單晶硅片上光刻、腐蝕方法制備，控制腐蝕條件，硅棱錐狀負(fù)型表面粗糙度達(dá)到光亮級，棱錐尖端曲率半徑低于1微米。

本發(fā)明所用的碳納米管為半導(dǎo)體型單壁結(jié)構(gòu)，采用化學(xué)氣相沉積方法制備，長度0.8到2.5微米，直徑0.7到1.3納米，電子遷移率不低于10cm²/Vs，半導(dǎo)體型碳管含量為100％。

采用轉(zhuǎn)移法將銅棱錐條帶負(fù)型表面的石墨烯轉(zhuǎn)移到彈性體正型表面，然后在氯化鐵或硝酸鐵飽和水溶液中溶解銅基體，得到轉(zhuǎn)移在彈性體棱錐結(jié)構(gòu)表面的連續(xù)石墨烯。

采用甩膠法將碳納米管涂覆到彈性體正型上，碳納米管層厚度不大于10納米。

將上述覆蓋有石墨烯或碳納米管的彈性體棱錐結(jié)構(gòu)用光刻和氧等離子體處理去除測量區(qū)域之外多余石墨烯或碳納米管，然后再用噴墨打印法制備源、漏電極平行條帶，即在包括棱錐條帶的測量區(qū)域通過光刻、顯影，得到保護(hù)測量區(qū)域的光刻膠，顯影暴露測量區(qū)域之外的部分，用氧等離子體去除該部分石墨烯或碳納米管，然后用噴墨打印法在垂直棱錐條帶方向打印銀或銅納米線電極，其密度使得方塊電阻不大于200歐姆，寬度40至150微米，得到以銀或銅納米線為源、漏測量電極的柔性結(jié)構(gòu)。

介電層采用離子膠體，用甩膠法在上述石墨烯或碳納米管和測量電極表面涂覆一層1-乙基-3-甲基咪唑雙三氟甲璜酰亞胺鹽離子液體與偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的混合物薄膜，其厚度不大于200納米。柵極采用硬度大于棱錐結(jié)構(gòu)的彈性體薄膜，在其表面用噴霧法涂覆一層碳納米管或銀納米線或銅納米線，其密度使得方塊電阻不大于1000歐姆。

通過固定施加在柵極上的電壓，測量石墨烯或碳納米管條帶或條帶陣列上的電導(dǎo)變化，得到對施加在柵極表面壓縮載荷的測量，柵極電壓不大于2伏，源、漏電極間測量電壓不大于1伏。

上述傳感結(jié)構(gòu)的載荷測量范圍通過設(shè)計(jì)柵極與棱錐條帶間支撐結(jié)構(gòu)的面積和材料來調(diào)節(jié)，對要求傳感器要求透明的場合，采用單個棱錐條帶，寬度低于40微米，采用較低密度的柵極導(dǎo)電層，可以得到肉眼不可分辨、整體透明度大于80％的力敏結(jié)構(gòu)；對要求小彎曲曲率的場合，采用厚度小于0.1毫米的棱錐條帶基體和厚度小于0.05毫米的柵極，棱錐條帶長邊平行于彎曲方向，可以得到彎曲曲率小于3毫米的柔性傳感元件。上述結(jié)構(gòu)的測量靈敏度可以通過調(diào)節(jié)棱錐寬度來實(shí)現(xiàn)，有效的棱錐寬度在20微米到150微米。

上述結(jié)構(gòu)測量信號為微安到毫安量級的電流或采用采樣電阻得到毫伏量級電壓信號，由于石墨烯具有較低的溫度電導(dǎo)系數(shù)，采用石墨烯的力敏傳感元件無需溫度補(bǔ)償，石墨烯、碳納米管極高的柔性使得力敏元件具備較長期使用壽命，通過選擇單個條帶到多個平行條帶組成陣列，可以制備幾十微米到幾毫米測量面積的傳感單元。

本發(fā)明公開一類基于三維碳納米材料場效應(yīng)結(jié)構(gòu)的柔性力敏傳感元件及其制備方法；

用模板法制備硅表面三維結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是底寬20到150微米的平行一維棱錐條帶或陣列負(fù)型；

用模板法和電沉積法制備銅表面三維結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)與上述硅結(jié)構(gòu)相同的棱錐條帶或陣列負(fù)型；

用化學(xué)氣相沉積法在上述銅結(jié)構(gòu)表面沉積單層或多層石墨烯；

用彈性體材料在上述銅結(jié)構(gòu)表面負(fù)型中填充，形成連續(xù)基體厚膜；

用水性溶液溶解銅膜，形成覆蓋在三維彈性體棱錐結(jié)構(gòu)表面的石墨烯連續(xù)薄膜；

所述用模板法制備涂覆半導(dǎo)體型碳納米管彈性體三維棱體錐層結(jié)構(gòu)，其步驟為：

(1)先在有氧化層的硅片表面光刻出單個或多個條帶狀窗口，然后用HF腐蝕去除氧化層，再用四甲基氫氧化胺水溶液加異丙醇，腐蝕出棱椎條帶腐蝕坑負(fù)型；

(2)用彈性體材料在上述硅結(jié)構(gòu)表面負(fù)型中填充，形成連續(xù)基體厚膜，機(jī)械剝離后形成彈性體正型膠膜；

(3)用甩膠法在上述正型膠膜表面涂覆半導(dǎo)體型碳納米管，涂覆厚度不大于10納米。

用噴墨打印法在石墨烯或碳納米管表面制備平行條狀電極，用銀或銅納米線作為電極導(dǎo)電材料，作為單個或平行棱錐條帶陣列的場效應(yīng)結(jié)構(gòu)源、漏測量電極；

在上述石墨烯或碳納米管表面沉積一層離子膠體介電材料，形成介電層；

在上述結(jié)構(gòu)表面覆蓋一層導(dǎo)電柵極，其基體為彈性體材料，表面覆蓋柔性導(dǎo)電材料，該導(dǎo)電層下表面與棱錐頂端接觸，形成可移動場效應(yīng)晶體管柵極；

壓縮載荷施加在柵極上表面和基體膜下表面，在柵極和源漏之間施加恒定電壓，測量源漏間電流變化，得到隨壓縮載荷變化的源漏電流，形成高靈敏度柔性壓縮載荷力敏傳感元件；

上述結(jié)構(gòu)當(dāng)離子膠體介電材料和柔性導(dǎo)電材料較薄時，整體光吸收率可小于20％。

所述的銅表面三維結(jié)構(gòu)的制備方法，先用模板法制備熱塑性聚氨酯三維結(jié)構(gòu)，其步驟為：

(1)先在有氧化層的硅片表面光刻出單個或多個條帶狀窗口，然后用HF腐蝕去除氧化層，再用四甲基氫氧化胺水溶液加異丙醇，腐蝕出棱椎條帶腐蝕坑負(fù)型；

(2)用熔化的熱塑性聚氨酯填充加熱的上述棱錐狀硅負(fù)型，在真空下固化后機(jī)械剝離，形成正型的聚氨酯膠膜；

(3)在上述聚氨酯正型表面用甩膠法涂覆一層聚甲基丙烯酸甲酯，厚度小于1微米，充分干燥后，再用真空蒸發(fā)法其表面蒸發(fā)一層純銅，將表面覆蓋有銅膜的膠膜懸掛在硫酸銅電解液中，以純銅為陽極，上述膠膜正型為陰極，在表面緩慢沉積一層純銅；

(4)將沉積完畢的銅膜清洗、干燥后浸入甲苯中1分鐘，取出干燥，膠膜正型剝離，將銅膜繼續(xù)用氯仿浸泡10小時后，取出干燥，在干燥純氮?dú)猸h(huán)境保存。

所述用化學(xué)汽相法在銅結(jié)構(gòu)表面沉積石墨烯，是將上述銅結(jié)構(gòu)在氫氣中700℃退火1小時，然后排出氫氣，升溫至900～1020℃，保持1小時，再按1:1流量通入甲烷和氫氣，在900～1020℃保持15分鐘，然后緩慢降溫，得到生長在銅表面的單層或多層石墨烯。

所述用彈性體材料在上述銅結(jié)構(gòu)表面填充形成連續(xù)基體厚膜，彈性體是室溫固化硅橡膠、熱塑性聚氨酯、醚酯型熱塑性彈性體中任意一種；

所述用水性溶液溶解銅膜，水性溶液為氯化鐵、硝酸鐵溶液飽和溶液。

所述用在石墨烯或碳納米管表面制備場效應(yīng)測量區(qū)，先將棱錐條帶部分用光刻法覆蓋水性光刻膠，然后用氧等離子體去除暴露部分石墨烯或碳納米管，再用噴墨打印法在棱錐條帶或條帶陣列上制備銀或銅納米線電極，電極線寬為40至150微米，該納米線電極的密度保持為方塊電阻不高于200歐姆，得到附著在石墨烯或碳納米管表面的源、漏電極。

所述在石墨烯表面沉積一層1-乙基-3-甲基咪唑雙三氟甲璜酰亞胺鹽離子液體與偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的混合物離子膠體介電薄膜，用溶液甩膠法沉積在石墨烯或碳納米管表面，厚度不大于200納米。

所述的導(dǎo)電柵極，基體為熱塑性聚胺脂、醚酯型熱塑彈性體中任意一種，覆蓋的柔性導(dǎo)電材料為碳納米管、銀納米線、銅納米線，其密度使得方塊電阻不大于1000歐姆。

實(shí)施例一

1、用光刻法在氧化層厚度為500納米，晶向?yàn)?lt;100>的單晶硅片上制備出寬度20微米到150微米，長度150微米到500微米的單個或多個平行光刻膠窗口，用氫氟酸溶解窗口處氧化層，然后置入1：1的25％重量比的四甲基氫氧化銨水溶液和異丙醇混合溶液中，在95℃下腐蝕，待錐狀尖端充分形成時取出，清洗干燥后得到硅棱錐負(fù)型；

2、將厚度2毫米的熱塑性聚氨酯薄片覆蓋在硅棱錐負(fù)型表面，在真空中加熱到165℃，加壓保持5分鐘，取出，冷卻固化后剝離聚氨酯膠層，得到聚氨酯彈性體膠膜正型；

3、先將膠膜正型在分子量996K，濃度約為6％重量比的聚甲基丙烯酸甲酯氯苯溶液中浸泡，取出在150℃干燥5分鐘，用真空蒸發(fā)法在其表面蒸鍍一層純銅，厚度大于100納米，然后將其表面用導(dǎo)電膠粘接電極導(dǎo)線，干燥固定后，置入銅光亮電鍍液中，以膠膜正型為陰極，純銅片為正極，在恒定電壓下在硅橡膠表面沉積一層純銅，厚度不低于1毫米；

4、將沉積完畢的銅膜用純水清洗、干燥后，置入甲苯中，放置1分鐘，膠膜正型剝離，取出干燥，得到銅負(fù)型，膠膜可以重復(fù)步驟3，用于制備另一銅負(fù)型；

5、將剝離的銅負(fù)型在氯仿中浸泡10小時，取出干燥，置入純氮?dú)猸h(huán)境保存；

6、用化學(xué)氣相沉積法在銅負(fù)型表面沉積石墨烯，其步驟為：將銅負(fù)型在0.6Pa氫氣中700℃退火1小時，然后排出氫氣，升溫至900～1020℃，保持1小時，再按1:1流量通入甲烷和氫氣，在900～1020℃保持15分鐘，然后緩慢降溫，得到生長在銅表面的單層或多層石墨烯。

7、將混有固化劑的室溫固化硅橡膠液體滴加在生長有石墨烯的銅負(fù)型表面，在真空中除氣5分鐘后，在室溫下保持24小時，待硅橡膠充分固化后，再將填充硅橡膠的銅負(fù)型置入飽和的硝酸鐵水溶液中，放置24小時，待銅充分溶解，取出硅橡膠，水洗、干燥，得到表面覆蓋有連續(xù)石墨烯的硅橡膠正型；

8、用光刻法制備覆蓋棱錐測量區(qū)域的光刻膠圖形，然后用氧等離子體去除暴露區(qū)域的石墨烯，再用噴墨打印法在覆蓋有石墨烯的棱錐表面制備帶狀源、漏電極，將0.5mg/ml濃度的銅納米線乙醇/乙二醇懸浮液用噴墨打印機(jī)在垂直棱錐條帶方向打印出連續(xù)平行電極，密度使得方塊電阻不大于200歐姆，得到以導(dǎo)電納米線為電極的場效應(yīng)源、漏電極,將源、漏電極引出導(dǎo)線；

9、將10％重量比的1-乙基-3-甲基咪唑雙三氟甲璜酰亞胺鹽離子液體與偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的混合物(重量比1:2)離子膠體二甲基甲酰胺溶液，用甩膠法在涂覆上述石墨烯和電極表面，在150℃下干燥1小時，形成離子膠體介電膜，厚度不大于200納米；

10、用噴霧方法在厚度不大于0.2毫米、硬度為65A的熱塑性聚氨酯膜表面涂覆銅納米線，噴涂密度使得方塊電阻不大于1000歐姆，干燥后引出導(dǎo)線,將導(dǎo)電面覆蓋在步驟8制備的涂覆有離子液體的棱錐條帶上方形成場效應(yīng)元件柵極,用硅橡膠封裝，得到總厚度小于1毫米的柔性力敏傳感元件；

11、在柵極上施加恒定1伏正電壓，視測量面積尺寸和條帶數(shù)目，在源、漏電極間施加0.1到1伏正電壓，測量源、漏間電流隨施加在柵極上表面壓縮載荷的變化，得到傳感元件的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定曲線，以此標(biāo)定曲線得到在載荷敏感范圍內(nèi)源、漏電流對應(yīng)的載荷，獲得對未知載荷的測量。

實(shí)施例二

1、同實(shí)施例一，1；

2、同實(shí)施例一，2；

3、用甩膠法在聚氨酯彈性體膠膜正型涂覆一層半導(dǎo)體型碳納米管，碳納米管分散在甲苯溶液中，濃度為0.02mg/ml，在棱錐表面分散的碳納米管薄膜厚度不大于10納米，在140℃下干燥1小時；

4、同實(shí)施例一，8；

5、同實(shí)施例一，9；

6、同實(shí)施例一，10；

7、同實(shí)施例一，11。