[發明專利]凸起式柔軟壓敏元件及其研制方法

有效

• 申請號: 201310756674.X
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103759867A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 王璐珩
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01L1/18
• 分類號: G01L1/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于傳感器技術領域，特別涉及到柔軟傳感器制備與封裝工藝。

背景技術

隨著裝備制造業的發展，智能制造全流程中整機及成套裝備的很多關鍵核心部件和關鍵基礎零部件的形狀越來越復雜，其裝配和定位精度的要求也越來越高。為了提高重大設備的裝配速度、獲得最佳裝配狀態以及保證產品儲備安全性，需要測量回轉曲面之間的壓力，但是受到現場空間結構尺寸和被測環境、介質等特殊條件的限制，很難安裝傳統的剛性傳感器。因此，迫切需要一種纖薄柔軟的傳感器，可以柔順地貼附在零部件的曲面上完成層間壓力測量任務。

導電高分子復合材料作為一種新型的功能材料，具有壓阻效應、柔韌性、易加工性和減震性，故可作為薄軟壓力傳感器的敏感材料。將其置于國防/工業設備的狹小曲面層間，不但能起到減震緩沖作用，還能測量層間壓力。因此，很多科研機構都致力于利用導電高分子復合材料的壓阻效應來實現壓力測量。但目前采用這種材料制作的壓敏元件，其壓敏薄膜與施力表面全接觸，在外加壓力的作用下，這種壓敏元件輸出電阻的時間依賴性大，嚴重降低了傳感器性能。

發明內容

本發明的目的是為克服已有技術的不足之處，提出一種凸起式柔軟壓敏元件的研制方法。利用本發明提出的方法所研制的凸起式柔軟壓敏元件，不但厚度薄、結構簡約，而且降低了壓敏元件輸出電阻的時間依賴性對壓力測量精度的不利影響，特別適用于狹小曲面層間壓力測量與人工電子皮膚研制。

本發明提出的凸起式柔軟壓敏元件研制方法的技術方案如下：

在絕緣薄膜兩端的邊緣位置上覆合一對薄型電極，作為底層封裝薄膜，薄型電極的形狀和尺寸可根據實際應用靈活調整；將底層封裝薄膜置于程控升降裝置的固定平臺上備用；在長方體形剛性材料上刻陣列式凹槽，作為凸起型壓敏薄膜成型模具，凹槽的形狀、尺寸、間距和數量可根據實際應用靈活調整；將導電粉末、液態高分子材料和有機溶劑按一定比例混合，利用機械攪拌和超聲振蕩使納米導電粉末在混合溶液中分散，并在交聯劑和催化劑的作用下，形成復合材料膠狀物；將復合材料膠狀物均勻地涂覆在底層封裝薄膜上，通過微機控制固定于程控升降裝置可動平臺上的凸起型壓敏薄膜成型模具向下移動，將復合材料膠狀物擠壓為表面帶有陣列式凸起塊的導電高分子復合材料薄膜；復合材料膠狀物硫化成型后，撤去凸起型頂層封裝薄膜成型模具，形成凸起型壓敏薄膜，并確保薄型電極被凸起型壓敏薄膜完全覆蓋，且使兩個薄型電極位于凸起型壓敏薄膜的端側；在長方體形剛性材料上刻陣列式凹槽，作為凸起型頂層封裝薄膜成型模具，凹槽的形狀、尺寸、間距和數量可根據實際應用靈活調整；在液態高分子材料中加入交聯劑，攪拌后形成高分子膠狀物，并將其涂覆在凸起型壓敏薄膜上，通過微機控制固定于程控升降裝置可動平臺上的凸起型頂層封裝薄膜成型模具向下移動，將高分子膠狀物擠壓為表面具有陣列式凸起塊的高分子材料薄膜，并確保其完全覆蓋凸起型壓敏薄膜，硫化成型后，撤去凸起型頂層封裝薄膜成型模具后，形成凸起式柔軟壓敏元件。

本發明的特點及效果：

利用本發明提出的研制方法所制備的凸起式柔軟壓敏元件，僅有壓敏薄膜的凸起部分與施力表面相接觸，且兩個電極設置在壓敏薄膜的同一側，降低了壓敏元件的電阻時間依賴性，削弱了其對壓力測量的不利影響。

附圖說明

圖1為凸起式柔軟壓敏元件結構示意圖。

1為絕緣薄膜，2為覆合在絕緣薄膜上的薄型電極，3為表面具有陣列式凸起塊的導電高分子復合材料薄膜，4為表面具有陣列式凸起塊的高分子材料薄膜。

具體實施方式

以下結合實施例說明本發明提出的凸起式柔軟壓敏元件研制方法：