做柔性触觉传感器这几年,最头疼的不是传感器本身的灵敏度调校,而是把这几层柔性材料粘到一起之后,放一段时间性能就飘了。
今天把我们团队踩了大半年坑攒下来的经验跟大家聊聊,都是车间里实打实摸出来的,没有虚的。
先跟大家说下我们之前踩的最大的坑
最早做样件的时候,我们直接拿工业上常用的环氧结构胶把PDMS传感层粘到FR4骨架上,新做出来的样件灵敏度特别好,测试数据都很漂亮。
结果放到40℃、85%RH的湿热箱里放了7天,拿出来一测,灵敏度直接掉了30%还多。拆开来一看,胶层把水汽吸进去了,整个PDMS基底泡胀了,介电常数全变了,传感数据根本没法用。
那时候才意识到,做柔性传感器的粘接,跟普通工业结构粘接完全是两码事——你不能光看初始粘接力够不够,还得看胶会不会吸水、会不会把柔性基底泡坏。
为什么不能用硬胶
后来我们试过好几款常见的柔性粘接胶,发现只要胶层邵氏硬度超过30A,粘出来的传感器在反复弯折1000次之后,就会在粘接边缘出现微裂纹,传感响应时间直接从20ms涨到80ms,完全没法用。
道理很简单:柔性传感器本身就是要跟着曲面变形、反复弯折的,胶层必须跟着一起弯,硬胶层就像在软材料上糊了一块硬壳,应力全集中在界面,用不了多久就脱层。
我们最后定下来的选型标准
现在我们做样件,选胶就卡这三个硬指标,一个都不能少:
1. 胶层固化后邵氏硬度在10-20A之间,摸上去是软的、有弹性的,弯折的时候不会出现硬边
2. 7天85/85湿热老化之后,胶层吸水率低于0.5%,不然传感器数据必漂
3. 粘PDMS基底能达到橡胶破坏级别,不是胶层脱开,而是把PDMS本身扯坏,说明界面附着力真的够
做柔性传感器的兄弟应该都有体会,传感器做出来其实不难,难的是做完了之后稳定性不够、放段时间就坏,很多时候问题根本不在传感单元本身,就在最容易被忽略的那层粘接胶上。
我们之前就是花了好多冤枉钱,试了七八款胶才摸出来这些规律,写出来给大家避避坑。