[發明專利]一種氣凝膠壓力傳感器

有效

• 申請號: 201710302312.1
• 申請日: 2017-05-02
• 公開（公告）號: CN108332889B
• 公開（公告）日: 2020-03-06
• 發明（設計）人: 肖卓建;周維亞;王艷春;解思深
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: G01L1/20
• 分類號: G01L1/20;G01L9/02
• 代理公司: 北京智匯東方知識產權代理事務所(普通合伙) 11391
• 代理人: 范曉斌;薛峰

本發明提供一種氣凝膠壓力傳感器，屬于傳感器技術領域。其基于氣凝膠材料制備，包括：氣凝膠、與氣凝膠接觸的電極和測量所述電極與氣凝膠之間電信號變化的的電信號測量裝置。其中，所述氣凝膠為彈性導電氣凝膠；所述彈性導電氣凝膠材料具有一定的導電性、具有良好的彈性并具有多孔網絡結構。本發明提供的氣凝膠壓力傳感器不僅具有較大的工作范圍和很強的探測能力，同時也具有較低的布置成本；適合作為人體健康信號的監測和機械仿生手的觸覺傳感器。

技術領域

本發明涉及傳感器技術領域，特別涉及一種氣凝膠壓力傳感器。

背景技術

壓力是生產和生活中常需要進行測量或者進行動態監測的物理量，現有的常見的壓力傳感器有金屬應變片壓力傳感器、陶瓷壓力傳感器、擴散硅壓力傳感器、壓電壓力傳感器以及半導體壓力傳感器等。這些壓力傳感器采用的敏感材料，比如鋼鐵、硅等具有高的楊氏模量和低的靈敏系數，從而導致這幾類傳感器對小壓力的探測能力弱，也就是探測下限較高，高達數個kPa。近些年來發展的采用楊氏模量較小的摻入碳或者金屬顆粒的導電橡膠作為敏感材料的新型壓力傳感器與傳統的壓力傳感器相比，具有更低的探測下限，約100Pa，而10Pa左右對應人觸覺上的輕輕的觸碰，所此類傳感器也無法和人的自然皮膚觸覺探測下限相比擬。同時，傳統的壓力傳感器結構單一；電極和敏感材料之間需要銀膠等粘結劑來固定以減少界面接觸電阻的影響，所以電極不能活動的，不能測量任意方向上的壓力；難以滿足壓力探測領域的需求的飛速發展。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提出了一種探測下限低的、高靈敏度的、可探測全向壓力的壓力傳感器。

特別地，本發明提供的一種氣凝膠壓力傳感器，

其基于氣凝膠材料制備，組成單元包括：

氣凝膠；

電極；和

電信號測量裝置；

所述的電信號測量為測量所述電極與氣凝膠之間接觸電信號及其變化。

其中，所述氣凝膠為彈性導電氣凝膠；所述彈性導電氣凝膠材料具有一定的導電性、具有良好的彈性并具有多孔網絡結構。

進一步地，當所述的傳感器的測量電路導通時，所述電極和氣凝膠之間直接接觸；

可選地，所述電極和氣凝膠之間不存在粘結劑；可選地，所述電極和氣凝膠之間無機械連接固定。

進一步地，所述氣凝膠的電導率大于0.01S/m。

可選地，氣凝膠的電導率范圍包括0.01S/m-0.05S/m。

可選地，氣凝膠的電導率范圍包括0.05S/m-0.1S/m。

可選地，氣凝膠的電導率范圍包括0.1S/m-1S/m。

可選地，氣凝膠的電導率范圍包括1S/m-45S/m。

可選地，氣凝膠的電導率范圍包括45S/m-55S/m。

可選地，氣凝膠的電導率范圍包括55S/m-100S/m。

可選地，氣凝膠的電導率范圍包括100S/m-1000S/m。

可選地，氣凝膠的電導率范圍包括大于1000S/m。

進一步地，所述氣凝膠在加載一定的壓縮應變后能完全回復或者部分回復；

優選地，所述的氣凝膠回復應變占加載應變的比例可調。

可選地，所述的氣凝膠回復應變占加載應變的比例包括0.1-20％。

可選地，所述的氣凝膠回復應變占加載應變的比例包括20-40％。