[發(fā)明專利]使用熱敏感疏水彈性高分子材料封裝多樣化壓電傳感器的方法

有效

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• 申請日: 2016-09-28
• 公開（公告）號: CN106323512B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發(fā)明（設計）人: 魯志松;張慧慧;余玲;李長明
• 申請（專利權）人: 西南大學
• 主分類號: G01L1/18
• 分類號: G01L1/18
• 代理公司: 11275 北京同恒源知識產權代理有限公司
• 代理人: 王貴君

本發(fā)明公開了使用熱敏感疏水彈性高分子材料封裝多樣化壓電傳感器的方法，首先將熱敏感疏水彈性高分子材料切割形成與電極的壓電材料形狀大小相同的鏤空部分，將熱敏感疏水彈性高分子材料放置于兩電極之間，加熱使高分子材料熔化的同時將兩電極向中間施壓進而實現(xiàn)電極的穩(wěn)定固化。該方法有如下優(yōu)點：(1)改進了傳統(tǒng)壓電傳感設備的封裝方法，使設備更穩(wěn)定；(2)多樣化設計打破了單一的設備結構，使應用更加廣泛；(3)切割和低溫熱壓封裝方案易于進行規(guī)模化加工/生產。本發(fā)明首次利用熱敏感疏水彈性高分子材料的固有特征，實現(xiàn)了電極的封裝與隔絕，得到穩(wěn)定多樣的壓電結構，本發(fā)明方便快捷、方法簡單、適用于各種絕緣封裝，加熱粘接領域。

技術領域

本發(fā)明屬于傳感器組裝領域，具體涉及一種使用熱敏感疏水彈性高分子材料封裝多樣化壓電傳感器設備的方法。

背景技術

近幾年，壓力采集技術應用于可穿戴領域構建可穿戴壓力傳感器得到廣泛的關注。壓力采集系統(tǒng)在機器人系統(tǒng)，電子皮膚，復健設備和可穿戴醫(yī)療器械等方面有著廣闊的應用潛力。迄今為止，壓力傳感檢測系統(tǒng)，按照傳感器種類來分類，可以分為電容式、壓阻式和壓電式。其中壓阻傳感器具有形變范圍大、工藝簡單、成本低廉等優(yōu)勢，所以目前的壓力采集與分析系統(tǒng)多采用壓阻傳感器。

壓阻傳感器是根據在基體材料上應變電阻隨機械形變而產生阻值變化的現(xiàn)象，將微小外力變化轉化為電信號進行分析檢索的系統(tǒng)。這方面的研究也日漸成熟，檢測靈敏度不斷提高，例如Yunsik Joo等人將銀納米線嵌入PDMS中構建了壓電設備進行手指按壓并設計矩陣測試，但是，實驗過程較為復雜，在實際應用中受到限制。隨著可穿戴電子設備研究的不斷深入，逐漸出現(xiàn)以纖維織物為基底的壓電電阻設備，例如Yong Wei等人通過浸泡方法將銀納米線修飾在棉纖維的表面構建壓電傳感設備，并進行了靈敏度和人體關節(jié)彎曲的響應測試，然而，電極組裝采用邊緣粘合，組裝粗糙，從而使設備的穩(wěn)定性有所降低。

針對現(xiàn)有技術的問題，有必要對電極組裝方法進行改進，避免現(xiàn)有的組裝粗糙進而影響設備的穩(wěn)定性。

發(fā)明內容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種使用熱敏感疏水彈性高分子材料封裝多樣化壓電傳感器的方法。通過所述方法可以實現(xiàn)傳感器結構的多樣化設計，并且使設備更穩(wěn)定。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，具體提供了如下技術方案：

使用熱敏感疏水彈性高分子材料封裝多樣化壓電傳感器的方法，首先將熱敏感疏水彈性高分子材料切割形成與電極的壓電材料形狀大小相同的鏤空部分，將熱敏感疏水彈性高分子材料放置于兩電極之間，加熱使高分子材料熔化的同時將兩電極向中間施壓進而實現(xiàn)電極的穩(wěn)定固化。

優(yōu)選的，所述熱敏感疏水彈性高分子材料為封口膜。

優(yōu)選的，所述熱敏感疏水彈性高分子材料為聚氯乙烯薄膜、聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜或聚苯乙烯薄膜。

優(yōu)選的，所述多樣化壓電傳感器為單個或矩陣式的。

優(yōu)選的，使用熱敏感疏水彈性高分子材料封裝多樣化壓電傳感器的方法，包括如下步驟：

1)電極印刷：在可穿戴纖維基底上依次印刷0.2cm*2cm的長條銀電極作為導線和直徑為1cm的圓形銀納米線作為壓電材料，長條銀電極與壓電材料接觸，分別制作兩片；

2)熱敏感疏水彈性高分子材料的切割：將熱敏感疏水彈性高分子材料進行切割，使材料形成與壓電材料形狀大小相同的鏤空部分；

3)電極組裝：將兩片印刷好的電極面對面組裝，兩個長條銀電極方向相反，裁剪好的熱敏感疏水彈性高分子材料放于中間，鏤空部分與壓電材料相對，將組裝好的電極放置于兩片玻璃片之間固定，然后加熱使高分子材料熔化進而實現(xiàn)電極的穩(wěn)定固化。

優(yōu)選的，步驟2)所述熱敏感疏水彈性高分子材料為封口膜，步驟3)所述加熱方式為真空干燥箱，加熱溫度為100℃。