[發(fā)明專利]橫向電極式導電高分子復合材料壓敏元件及其研制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310470950.6
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN103528721A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設計）人: 王璐珩
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01L1/16
• 分類號: G01L1/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明屬于傳感器技術領域，特別涉及到柔軟傳感器研制工藝。

背景技術

隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)和民用領域中迫切需要薄型柔軟壓敏傳感器，比如人工電子皮膚研制、重大設備狹小曲面層間壓力監(jiān)測等等。導電高分子復合材料具有柔軟性、壓阻特性和易加工性，故而可作為薄型柔軟壓力傳感器的敏感材料。目前，基于這種材料研制的壓敏元件是將敏感材料置于兩層金屬電極之間，再利用絕緣薄膜對其進行封裝。這種元件層數(shù)較多，結構較為復雜，亟需進行精簡、以使其厚度更薄，以適應更苛刻的應用環(huán)境(如：應用于間隙特別狹小的曲面層間或厚度更薄的人工電子皮膚)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為克服已有技術的不足之處，提出一種橫向電極式導電高分子復合材料壓敏元件研制方法。利用本發(fā)明提出的方法所研制的壓敏元件的絕緣封裝層由柔軟的高分子材料構成，壓敏層由導電高分子復合材料、橫向電極和聚酰亞胺薄膜構成，每對電極與其間的導電高分子復合材料只與據(jù)一層，且每對電極的軸心連線與壓敏元件的受力方向垂直。利用本發(fā)明提出的方法研制的壓敏探頭，具有靈敏度高、厚度薄、柔軟性高、結構簡約、工藝簡單和成本低等優(yōu)點，特別適用于曲面層間壓力測量與電子皮膚研制。

本發(fā)明提出的橫向電極式導電高分子復合材料壓敏元件研制方法包括以下步驟：

在聚酰亞胺薄膜上覆合一層銅箔電極，并通過光刻形成N×N(N為整數(shù))對電極及其引線，并在每對電極之間開通透窗口，制成帶有通透窗口和橫向電極的聚酰亞胺薄膜，并將其貼附于微機控制升降臺的下平臺上備用；將干燥后的納米導電粉末、液態(tài)高分子材料和有機溶劑按一定比例混合，對其進行大功率機械攪拌和超聲振蕩，使納米導電粉末在混合溶液中分散，并在交聯(lián)劑的作用下，形成導電高分子復合材料粘稠物；將導電高分子復合材料粘稠物灌入所述的帶有通透窗口和橫向電極的聚酰亞胺薄膜的N×N個通透窗口中，通過微機控制使升降臺的上平臺向下移動，將導電高分子復合材料粘稠物擠壓為所需厚度的薄膜，其硫化成型后，將通透窗口之外的導電高分子復合材料去除，并將其從微機控制升降臺的下平臺上揭下，形成壓敏層；在液態(tài)高分子材料中加入交聯(lián)劑，攪拌后形成高分子膠狀物，并將其涂覆在微機控制升降臺的下平臺之上，然后將所述的壓敏層放置于這層高分子膠狀物之上，再將剩余的高分子膠狀物涂覆在壓敏層之上，形成高分子膠狀物-壓敏層-高分子膠狀物的三明治結構；通過微機控制使升降臺的上平臺的向下移動，將上述三明治結構擠壓為所需厚度的薄膜，待高分子材料硫化成型后，將薄膜裁剪為所需尺寸以完成橫向電極式導電高分子復合材料壓敏元件的制備。

本發(fā)明的特點及效果：

1、本發(fā)明提出的橫向電極式導電高分子復合材料壓敏元件的研制方法，將電極設置在導電高分子復合材料的同一層，比傳統(tǒng)三明治元件少了兩個電極層，因而簡化了元件結構、減小了傳感器厚度，使其可應用于更為狹小的曲面層間。

2、本發(fā)明提出的橫向電極式導電高分子復合材料壓敏元件，每對電極軸線的連線與壓敏元件的受力方向垂直，使元件具有高靈敏度，可用于研制高性能的柔軟壓敏傳感器。

附圖說明

圖1為覆有橫向電極的聚酰亞胺薄膜結構示意圖。

圖2為橫向電極式導電高分子復合材料壓敏元件制備流程示意圖。

圖1和圖2中，a代表聚酰亞胺薄膜，b代表覆合在聚酰亞胺薄膜上的銅箔引線，c代表在聚酰亞胺薄膜上的通透窗口，d代表橫向電極，e代表微機控制升降臺的下平臺，f代表導電高分子復合材料粘稠物，g代表經(jīng)剪切過的導電高分子復合材料，h代表硫化成型后的硅橡膠。

具體實施方式

以下結合圖1和圖2說明本發(fā)明提出的橫向電極式導電高分子復合材料壓敏元件的研制方法：