双层应变基体及可拉伸电子器件的制作方法

本发明涉及生物医学技术领域，具体涉及一种双层应变基体及可拉伸电子器件。

背景技术：

通过在较薄的弹性基材上设置脆性薄膜，能够使脆性材料转变为可拉伸的机械结构。但是，由单一的软基层和脆性薄膜构成的机械系统，通常具有机械强度不足的缺陷，难以满足实际应用的需要。亟待研发一种既保持可拉伸特性，又能提供坚固的高强度的机械结构。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种双层应变基体及可拉伸电子器件，以解决现有的由单一的软基层作为支撑的机械系统存在的强度不足的问题。

根据第一方面，本发明实施例提供了一种双层应变基体，包括：第一基层；设置在所述第一基层上的第二基层；所述第一基层具有大于所述第二基层的硬度；所述第二基层的表面呈波浪形。

本发明实施例提供的双层应变基体，通过在表面呈波浪形的第二基层下方设置硬度较大的第一基层，既保持了第二基层的可拉伸特性，又提高了整体结构的机械强度，解决了现有的由单一的软基层作为支撑的机械系统存在的强度不足的问题。

结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述第二基层的厚度与所述表面的波浪形的波长之比大于或等于12。

本发明实施例提供的双层应变基体，由于将第二基层的厚度与其表面波浪形的波长之比设定为大于或等于12的常数，使得的两层基层结构与只有上层的第二基层构成的结构，在波长和振幅上基本相同，说明两层基体材料的功能可以解耦，下层的第一基层在材料的选取和设计方面，可以单独进行而不影响器件整体的可拉伸性能。由于位于双层应变基体上方的第二基层表面产生的波浪形结构的波长和振幅不受下层的第一基层的影响，因而下层的第一基层可以选择刚硬的保护材料，或者透水透气材料，或者防水防化学腐蚀材料，或者与人体皮肤具有相似机械性能的材料，从而拓展双层应变基体的功能，使双层应变基体能够满足不同应用场合的需要。

结合第一方面或第一方面第一实施方式，在第一方面第二实施方式中，所述第一基层包括：柔性基体和设置在所述柔性基体内的纤维网络；所述纤维网络包括规则排列的多个拓扑结构，所述拓扑结构的各个节点之间通过波浪形微结构连接，所述波浪形微结构具有预设宽度，且构成所述波浪形微结构的波峰或波谷具有预设弧角。

本发明实施例提供的双层应变基体，在第一基层中将硬质的纤维网络与软质的柔性基体相结合，从而构建仿生柔性生物结构，以实现类皮肤，克服了现有柔性基体、皮肤及组织在拉伸过程中存在的与皮肤机械性能的不匹配的缺陷，因而可以极大地提高第一基层及由第一基层构成的双层应变基体及可拉伸电子器件在穿戴过程中的舒适度，同时可以实现在皮肤组织变形过程中第一基层及由第一基层构成的双层应变基体及可拉伸电子器件的机械隐形。

结合第一方面第二实施方式，在第一方面第三实施方式中，所述拓扑结构为三角形拓扑结构，构成所述三角形拓扑结构的各条边为所述波浪形微结构。

本发明实施例提供的双层应变基体，通过三角形拓扑结构构建第一基层中的纤维网络，从而使由硬质的纤维网络与软质的柔性基体构建而成的仿生柔性第一基层具有与皮肤类似的机械性能，从而解决了现有的生物集成电子器件或可拉伸电子器件存在的穿戴舒适度较低的问题。

结合第一方面第二实施方式，在第一方面第四实施方式中，所述拓扑结构为蜂窝形拓扑结构，所述蜂窝形拓扑结构的各条边为所述波浪形微结构。

本发明实施例提供的双层应变基体，通过蜂窝形拓扑结构构建第一基层中的纤维网络，从而使由硬质的纤维网络与软质的柔性基体构建而成的仿生柔性第一基层具有与皮肤类似的机械性能，从而解决了现有的生物集成电子器件或可拉伸电子器件存在的穿戴舒适度较低的问题。

结合第一方面第二实施方式，在第一方面第五实施方式中，所述拓扑结构为kagome拓扑结构，所述kagome拓扑结构的各条边为所述波浪形微结构，且各所述kagome拓扑结构之间形成有间隔。

本发明实施例提供的双层应变基体，通过kagome拓扑结构构建第一基层中的纤维网络，从而使由硬质的纤维网络与软质的柔性基体构建而成的仿生柔性第一基层具有与皮肤类似的机械性能，从而解决了现有的生物集成电子器件或可拉伸电子器件存在的穿戴舒适度较低的问题。

结合第一方面第二实施方式，在第一方面第六实施方式中，所述拓扑结构为方形拓扑结构，所述方形拓扑结构的各条边为所述波浪形微结构。

本发明实施例提供的双层应变基体，通过方形拓扑结构构建第一基层中的纤维网络，从而使由硬质的纤维网络与软质的柔性基体构建而成的仿生柔性第一基层具有与皮肤类似的机械性能，从而解决了现有的生物集成电子器件或可拉伸电子器件存在的穿戴舒适度较低的问题。

结合第一方面第二实施方式，在第一方面第七实施方式中，所述拓扑结构为菱形拓扑结构，所述菱形拓扑结构的各条边为所述波浪形微结构，且各所述菱形拓扑结构之间形成有间隔。

本发明实施例提供的双层应变基体，通过菱形拓扑结构构建第一基层中的纤维网络，从而使由硬质的纤维网络与软质的柔性基体构建而成的仿生柔性第一基层具有与皮肤类似的机械性能，从而解决了现有的生物集成电子器件或可拉伸电子器件存在的穿戴舒适度较低的问题。

根据第二方面，本发明实施例提供了一种可拉伸电子器件，包括：如第一方面或者第一方面的任意一种实施方式所述的双层应变基体。

本发明实施例提供的可拉伸电子器件，由于设置有如第一方面或者第一方面的任意一种实施方式所述的双层应变基体，使得该可拉伸电子器件的机械强度得以增强。

结合第二方面，在第二方面第一实施方式中，所述的可拉伸电子器件还包括：设置在所述双层应变基体上的传感器层。

本发明实施例提供的可拉伸电子器件，通过在双层应变基体上设置传感器层，使得可拉伸电子器件具有信号采集功能。

结合第二方面第一实施方式，在第二方面第二实施方式中，所述传感器层为刚性薄膜，所述刚性薄膜的表面呈波浪形，且与所述双层应变基体中的第二基层贴合。

本发明实施例提供的可拉伸电子器件，通过将传感器层设计为波浪形的刚性薄膜，即实现了传感器层的可拉伸，又保证了传感器层的性能。由于传感器层的波浪形设计，使得传感器层能够使用含有硅等脆性材料的高性能电子材料制成，相较于柔性的有机薄膜材料，电学性能显著提高。

结合第二方面第一实施方式，在第二方面第三实施方式中，所述传感器层呈岛桥结构，所述岛桥结构包括：由传感器构成的岛屿结构和连接所述岛屿结构的金属桥，所述金属桥呈波浪形构型且与所述双层应变基体中的第二基层贴合。

本发明实施例提供的可拉伸电子器件，通过将传感器层设计为岛桥结构，即实现了传感器层的可拉伸，又保证了传感器层的性能。由于传感器层的岛桥结构设计，使得岛屿结构能够使用含有硅等脆性材料的高性能电子材料制成，相较于柔性的有机薄膜材料，电学性能显著提高。

结合第二方面第一至第三中的任一实施方式，在第二方面第四实施方式中，所述的可拉伸电子器件还包括设置在所述传感器层上的软封装层。

本发明实施例提供的可拉伸电子器件，由于设置有软封装层，使得可拉伸电子器件具有了防水、耐化学腐蚀和耐热等特性，从而有利于进一步提升可拉伸电子器件的功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例中双层应变基体的一个具体示例的结构示意图；

图2示出了不同的杨氏模量比对应的单基层与双层应变基体的波长比及振幅比的变化曲线图；

图3示出了不同的第二基层的厚度与其表面的波浪形的波长之比对应的单基层与双层应变基体的波长比及振幅比的变化曲线图；

图4示出了生物聚合物的结构图；

图5示出了本发明实施例中的第一基层中纤维网络的一个具体示例的结构示意图；

图6示出了本发明实施例中波浪形微结构的放大图；

图7示出了本发明实施例中的三角形拓扑结构的结构示意图；

图8示出了本发明实施例中的蜂窝形拓扑结构的结构示意图；

图9示出了本发明实施例中的kagome拓扑结构的结构示意图；

图10示出了本发明实施例中的方形拓扑结构的结构示意图；

图11示出了本发明实施例中的菱形拓扑结构的结构示意图；

图12示出了不同拓扑结构的第一基层的应力-应变曲线图；

图13示出了第一基层在x方向及y方向上的应力-应变曲线图；

图14示出了不同的波浪形微结构弧角对应的应力-应变曲线图；

图15示出了不同的波浪形微结构宽度对应的应力-应变曲线图；

图16示出了不同的波浪形微结构厚度对应的应力-应变曲线图；

图17示出了不同的波浪形微结构厚度对应的切线模量变化曲线图；

图18示出了第一基层的应力-应变曲线及其对应部位的人体真实皮肤的应力-应变曲线；

图19示出了本发明实施例中的可拉伸电子器件的一个具体示例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种双层应变基体的结构示意图，该双层应变基体可以包括：第一基层1和设置在第一基层1上的第二基层2。具体的，第一基层1具有大于第二基层2的硬度，且第二基层2的表面呈波浪形。由于设置在双层应变基体下部的第一基层具有较大的硬度，使得双层应变基体的机械强度得以增强，提高了整体结构的机械强度，解决了现有的由单一的软基层作为支撑的机械系统存在的强度不足的问题。此外，由于设置在双层应变基体上部的第二基层的表面呈波浪形，使得双层应变基体中第二基层的可拉伸特性得以保留，从而使本发明实施例提供的双层应变基体可以应用于可拉伸电子器件的设计，并且能够使对应的可拉伸电子器件在保持可拉伸特性的同时，具有较强的机械强度。

可以利用预应变，制作本发明实施例提供的双层应变基体。首先，将刚性薄膜转印到平坦的预应变的双层应变基体上，具体的，双层应变基体的预应变方向为水平方向；其次，释放双层应变基体的预应变并使双层应变基体恢复到其原始长度，此时，刚性薄膜及位于双层应变基体上部的第二基层弯曲成波状几何形状，从而使双层应变基体能够提供有效的水平可拉伸力。

本发明实施例通过对由第二基层单独构成的结构，以及上述双层应变基体的机械性能分析，发现在本发明实施例提供的双层应变基体中，当第二基层2的厚度与其表面的波浪形的波长之比大于或等于12时，上述双层应变基体与由第二基层单独构成的结构相比，在波长和振幅上基本相同，说明本发明实施例提供的双层应变基体中两层基体材料的功能可以解耦，下层的第一基层在材料的选取和设计方面，可以单独进行而不影响器件整体的可拉伸性能。具体的机械性能分析如下：

双层基体的弹性能量可以用边值求得。首先用ui和wi表示x和z方向上的位移，其中i＝1,2分别代表基体的顶层和底层。平衡方程可以用位移来表示：

其中，vi是每个基底层的泊松比。令z＝0表示衬底的顶表面。薄膜和基体之间的位移的连续性需要

w1|z＝0＝w0＝acos(kx)

因为薄膜比两个基底层都硬得多，薄膜/基底界面处的剪切可以忽略不计，

位移和应力连续要求

求解方程可以得到双层基体的弹性能量

其中l0是原始未拉伸状态下的基材长度，与原始未拉伸状态下的薄膜长度l有关l＝l0(1+εpre)；是顶部基底层的平面应变模量，此外对于不可压缩的基体材料v1＝v2＝0.5，g可以表示为

其中r＝es1/es2是顶部和底部基底层的杨氏模量的比，η＝2khs是一个无量纲参数，表示顶部基底层的厚度与其表面形成的波浪形的波长的比率。

外加器件薄膜的弯曲能量ub和拉伸能量um

系统的总能量可以写为utotal＝ub+um+us，要求能量最小即可得到波长和振幅的表达式

和单层集体的波长和振幅进行无量纲化可以得到对应的无量纲波长和振幅

无量纲波长和振幅随着上下层杨氏模量比值和厚度-波长比率的变化结果如图2和3所示。从结果可以看出，当η0>12时，两层基体的波长和振幅与只有上层材料的结果基本相同，说明了两层基体材料的功能可以解耦，下层基体材料的选取和设计可以单独进行而不影响器件整体的可拉伸性能。这样，下层基体材料就可以使用类皮肤、非线性的仿生基体设计，从而完成拉伸变形过程中与皮肤机械特性的匹配。

生物学中发现的硬质和软质结构组成的复合材料为构建新型合成材料提供了灵感。图4为生物聚合物的结构示意图。如图4所示，连接各实心点的实线表示生物系统中的胶原蛋白和弹性蛋白，这些胶原蛋白和弹性蛋白填充于生物组织内，使生物组织具有弹性。通过模拟生物组织的结构，可以构建柔性仿生物结构，从而实现对皮肤或生物组织的机械性能的模拟，使柔性仿生物结构能够与皮肤或生物组织的非线性拉伸性能性匹配。

为了使本发明实施例提供的双层应变基体中的第一基层能够与皮肤的机械特性匹配，从而提高双层应变基体及由双层应变基体构建的可拉伸电子器件的穿戴舒适度，可以将第一基层设计为包括柔性基体和设置在柔性基体内的纤维网络的结构。在一具体实施方式中，通过光刻的方式，可以将聚酰亚胺长丝构成的二维纤维网络置于柔性基体内，柔性基体可以选用与皮肤具有类似柔软程度的基质。图5是本发明实施例提供的第一基层中的纤维网络的结构示意图。如图5所示，连接各实心点的实线表示纤维网络，这些纤维网络填充于第一基层内，使第一基层具有与皮肤类似的机械性能。如图5所示的纤维网络包括规则排列的多个拓扑结构，每一拓扑结构的各个节点之间通过波浪形微结构连接。图6是构成本发明实施例提供的纤维网络的波浪形微结构的放大图，如图6所示，该波浪形微结构具有预设宽度w，且构成该波浪形微结构的波峰或波谷具有预设弧角θ。

上述第一基层的复合结构具有与各种位置的皮肤类似的非线性特性。在这里，先介绍设计复合结构的路线，通过将应力-应变特性与皮肤的精确匹配，以提高第一基层在穿戴过程中的舒适度。波浪形微结构类比生物系统中的胶原蛋白和弹性蛋白，能够唯一地定义第一基层的机械性质。波浪形微结构可以由三个无量纲参数表示，即弧角θ，归一化宽度w和归一化厚度t。

接下来，可以使用有限元模拟对第一基层进行机械评估。在一具体实施方式中，第一基层中纤维网络的拓扑结构可以是三角形拓扑结构、蜂窝形拓扑结构或kagome拓扑结构。由于上述拓扑结构的六重对称性，使得由上述拓扑结构构成的纤维网络能够在小应变下提供各向同性弹性性质。图7至图9所示，分别为三角形拓扑结构、蜂窝形拓扑结构或kagome拓扑结构的结构示意图。如图7所示，构成三角形拓扑结构的各条边为波浪形微结构，虚线框中的结构为一个三角形拓扑结构；如图8所示，构成蜂窝形拓扑结构的各条边为波浪形微结构，虚线框中的结构为一个蜂窝形拓扑结构；如图9所示，构成kagome拓扑结构的各条边为波浪形微结构，且各kagome拓扑结构之间形成有间隔，虚线框中的结构为一个kagome拓扑结构。

在另一具体实施方式中，第一基层中纤维网络的拓扑结构可以是方形拓扑结构或菱形拓扑结构，且由方形拓扑结构或菱形拓扑结构构成的纤维网络能够提供各向异性弹性响应。图10和图11所示，分别为方形拓扑结构或菱形拓扑结构的结构示意图。如图10所示，构成方形拓扑结构的各条边为波浪形微结构，虚线框中的结构为一个方形拓扑结构；如图11所示，构成菱形拓扑结构的各条边为波浪形微结构，且各菱形拓扑结构之间形成有间隔，虚线框中的结构为一个菱形拓扑结构。

由纤维网络的质量密度与相应柔性基体的质量密度之比定义的相对密度，与波浪形微结构的宽度近似成线性比例，如公式(1)至公式(3)所示：

其中，和分别表示三角形拓扑结构、蜂窝形拓扑结构和kagome拓扑结构的相对密度；θ和w分别表示构成各拓扑结构的波浪形微结构的弧角和宽度。

对于给定的相对密度(例如相对密度)，具有三角形拓扑结构、蜂窝形拓扑结构或kagome拓扑结构的第一基层的应力-应变曲线如图12所示。图12中，曲线91表示具有三角形拓扑结构的第一基层的应力-应变曲线，曲线92表示具有蜂窝形拓扑结构的第一基层的应力-应变曲线，曲线93表示具有kagome拓扑结构的第一基层的应力-应变曲线。其中，具有三角形拓扑结构的第一基层表现出最为突出的应变限制行为。以具有三角形拓扑结构的第一基层为例，分析其他设计参数(例如波浪形微结构的弧角、宽度和厚度)对第一基层的机械性能影响。对于具有三角形拓扑结构的第一基层，设定其中的波浪形微结构的弧角为180°、厚度为0.15μm，绘制其在x方向及y方向上的应力-应变曲线。如图13所示，曲线101表示由上述波浪形微结构构成的具有三角形拓扑结构的第一基层在x方向上的应力-应变曲线，曲线102表示由上述波浪形微结构构成的具有三角形拓扑结构的第一基层在y方向上的应力-应变曲线。由图13可见，对于40％以内的拉伸，第一基层具有各向同性的特征，但在更大的应变拉伸下，第一基层需要适度的各向异性。

以具有三角形拓扑结构的第一基层为例，当其中的波浪形微结构具有预设宽度(例如宽度w＝0.15μm)时，波浪形微结构的弧角θ不同会使第一基层的应力-应变曲线发生改变，如图14所示。在图14中，曲线111表示波浪形微结构的弧角θ＝90°对应的第一基层的应力-应变曲线；曲线112表示波浪形微结构的弧角θ＝120°对应的第一基层的应力-应变曲线；曲线113表示波浪形微结构的弧角θ＝150°对应的第一基层的应力-应变曲线；曲线114表示波浪形微结构的弧角θ＝180°对应的第一基层的应力-应变曲线；曲线115表示波浪形微结构的弧角θ＝200°对应的第一基层的应力-应变曲线。仍以具有三角形拓扑结构的第一基层为例，当其中的波浪形微结构具有预设弧度(例如弧度θ＝180°)时，波浪形微结构的宽度w不同会使第一基层的应力-应变曲线发生改变，如图15所示。在图15中，曲线121表示波浪形微结构的宽度w＝0.25μm对应的第一基层的应力-应变曲线；曲线122表示波浪形微结构的宽度w＝0.20μm对应的第一基层的应力-应变曲线；曲线123表示波浪形微结构的宽度w＝0.15μm对应的第一基层的应力-应变曲线；曲线124表示波浪形微结构的宽度w＝0.10μm对应的第一基层的应力-应变曲线；曲线125表示波浪形微结构的宽度w＝0.05μm对应的第一基层的应力-应变曲线。图14至图15示出了波浪形微结构的弧角控制从低切线模量到高切线模量的过渡(即过渡应变)，并且波浪形微结构的宽度限定了该过渡过程的快慢程度。

图16所示为波浪形微结构的厚度t对第一基层的机械性能影响。以具有三角形拓扑结构的第一基层为例，当其中的波浪形微结构具有预设宽度和预设弧角(例如宽度w＝0.15μm，弧角θ＝180°)时，波浪形微结构的厚度t不同会使第一基层的应力-应变曲线发生改变，如图16所示。在图16中，曲线131表示波浪形微结构的厚度t＝80μm对应的第一基层的应力-应变曲线；曲线132表示波浪形微结构的厚度t＝55μm对应的第一基层的应力-应变曲线；曲线133表示波浪形微结构的厚度t＝20μm对应的第一基层的应力-应变曲线。图16示出了波浪形微结构的厚度的减小会导致跨过渡应变的应力-应变曲线的斜率增加，即，波浪形微结构的厚度增强了过渡的快慢程度。与图14至图15的参数相比，波浪形微结构的厚度对第一基层的影响相对较小。图17所示为不同的波浪形微结构的厚度对应的切线模量变化曲线。在图17中，曲线141表示波浪形微结构的厚度t＝80μm对应的切线模量变化曲线；曲线142表示波浪形微结构的厚度t＝55μm对应的切线模量变化曲线；曲线143表示波浪形微结构的厚度t＝20μm对应的切线模量变化曲线。图17示出了随着应变的增加，切线模量缓慢增加，然后急剧增加，直到应变εpeak≈60％时达到的最大值，之后减小。在第一基层中，对于任何给定的纤维网络，存在临界厚度，低于该临界厚度，在第一基层拉伸至峰值εpeak时将发生屈曲。

在一具体实施方式中，使用柔软透气的薄弹性体(约100μm厚)作为柔性基体，将通过激光切割或光刻等方式制作得到的聚酰亚胺构成的纤维网络(约20μm～50μm厚)嵌入其中，从而制成第一基层，该第一基层可以精确地再现在身体的不同区域处的真人皮肤的应力-应变曲线。在一具体实施方式中，使用具有三角形拓扑结构的第一基层模拟人体背部某处皮肤的机械性能(人体背部某处皮肤的应力-应变曲线如图18中曲线151’所示)，设定该第一基层中波浪形微结构的宽度w＝0.15μm、弧角θ＝110°、半径r＝400μm，其应力-应变曲线如图18中曲线151所示；使用具有三角形拓扑结构的第一基层模拟人体背部另一处皮肤的机械性能(人体背部另一处皮肤的应力-应变曲线如图18中曲线152’所示)，设定该第一基层中波浪形微结构的宽度w＝0.11μm、弧角θ＝150°、半径r＝400μm，其应力-应变曲线如图18中曲线152所示；使用具有三角形拓扑结构的第一基层模拟人体腹部某处皮肤的机械性能(人体腹部某处皮肤的应力-应变曲线如图18中曲线153’所示)，设定该第一基层中波浪形微结构的宽度w＝0.12μm、弧角θ＝200°、半径r＝400μm，其应力-应变曲线如图18中曲线153所示。图18示出了上述三个第一基层的应力-应变曲线分别与其对应部位的人体真实皮肤的应力-应变曲线相匹配，从而证实了本发明实施例提供的第一基层具有与皮肤或生物组织类似的机械性能。

本发明实施例提供的第一基层，将硬质的纤维网络与软质的柔性基体相结合，从而构建仿生柔性生物结构，以实现类皮肤，克服了现有柔性基体、皮肤及组织在拉伸过程中存在的与皮肤机械性能的不匹配的缺陷，因而可以极大地提高第一基层及由第一基层构成的生物集成电子器件在穿戴过程中的舒适度，同时可以实现在皮肤组织变形过程中第一基层及双层应变基体和可拉伸电子器件的机械隐形。

本发明实施例还提供一种可拉伸电子器件，如图19所示，该可拉伸电子器件包括上述实施例中的任一种双层应变基体3，并且在该双层应变基体3上还可以设置传感器层4和/或软封装层5。由于设置有软封装层5，使得可拉伸电子器件具有了防水、耐化学腐蚀和耐热等特性，从而有利于进一步提升可拉伸电子器件的功能。

在一具体实施方式中，传感器层4可以为刚性薄膜，该刚性薄膜的表面呈波浪形，且与双层应变基体3中的第二基层贴合。在另一具体实施方式中，传感器层4呈岛桥结构，该岛桥结构包括：由传感器构成的岛屿结构和连接岛屿结构的金属桥，金属桥呈波浪形构型且与双层应变基体3中的第二基层贴合。通过将传感器层4设计为波浪形或岛桥结构，即实现了传感器层4的可拉伸，又保证了传感器层4的电学性能。由于传感器层4的波浪形或岛桥结构设计，使得构成波浪形传感器层的刚性薄膜或岛桥结构中的岛屿结构，能够使用含有硅等脆性材料的高性能电子材料制成，相较于柔性的有机薄膜材料，电学性能显著提高。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。