[發(fā)明專利]電容式柔性壓力傳感器及其制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201710717485.X | 申請日： | 2017-08-18 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN107478360B | 公開（公告）日： | 2020-05-19 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 李從舉;汪濱;楊威 | 申請（專利權(quán)）人： | 北京納米能源與系統(tǒng)研究所 |
| 主分類號(hào)： | G01L1/14 | 分類號(hào)： | G01L1/14 |
| 代理公司： | 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021 | 代理人： | 任巖 |
| 地址： | 100083 北京*** | 國省代碼： | 北京;11 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 電容 柔性 壓力傳感器 及其 制備 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種電容式柔性壓力傳感器及其制備方法。其中，電容式柔性壓力傳感器包括：第一柔性納米纖維薄膜層；第二柔性納米纖維薄膜層，與第一柔性納米纖維薄膜層相對(duì)設(shè)置；第一電極層，附著于第一柔性納米纖維薄膜層內(nèi)側(cè)；第二電極層，附著于第二柔性納米纖維薄膜層內(nèi)側(cè)；以及納米纖維復(fù)合薄膜介電層，設(shè)置于第一電極層與第二電極層之間。將納米纖維薄膜運(yùn)用到電容式柔性壓力傳感器的各個(gè)組件，使整個(gè)傳感器具有了良好的透氣性、高的靈敏度，且功能納米填料的加入使得傳感器量程拓寬，有利于人體的長時(shí)間穿戴來實(shí)時(shí)監(jiān)測人體的微弱生命體征信號(hào)。
技術(shù)領(lǐng)域
本公開屬于壓力傳感器技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種電容式柔性壓力傳感器及其制備方法。
背景技術(shù)
近年來，可穿戴觸覺傳感器快速滲透到智能穿戴、電子皮膚、智能機(jī)器人等各個(gè)領(lǐng)域，其中電阻式觸覺傳感器的靈敏度和量程都得到了很好的提升，而電容式壓力傳感器同時(shí)實(shí)現(xiàn)低成本、高靈敏度和大量程的特點(diǎn)一直是其發(fā)展的難點(diǎn)。
通過硅倒膜法、光刻法、反應(yīng)離子束刻蝕法等在薄膜表面構(gòu)筑微納結(jié)構(gòu)，制作帶微納結(jié)構(gòu)的壓力傳感器是一種有效的提高傳感器性能的方法。但一方面，構(gòu)筑微納結(jié)構(gòu)的儀器昂貴或者制作流程復(fù)雜，另一方面，微納結(jié)構(gòu)的受壓范圍較小，導(dǎo)致傳感器的高靈敏度區(qū)間只存在于一個(gè)較小的壓力范圍，制約其實(shí)際應(yīng)用。現(xiàn)有的電容式柔性壓力傳感器存在材料選擇單一、高靈敏度量程范圍小、制作流程繁瑣、難實(shí)現(xiàn)大面積制作、成本太高等問題。
發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題
本公開提供了一種電容式柔性壓力傳感器及其制備方法，以至少部分解決以上所提出的技術(shù)問題。
(二)技術(shù)方案
根據(jù)本公開的一個(gè)方面，提供了一種電容式柔性壓力傳感器，包括：第一柔性納米纖維薄膜層；第二柔性納米纖維薄膜層，與第一柔性納米纖維薄膜層相對(duì)設(shè)置；第一電極層，附著于第一柔性納米纖維薄膜層內(nèi)側(cè)；第二電極層，附著于第二柔性納米纖維薄膜層內(nèi)側(cè)；以及納米纖維復(fù)合薄膜介電層，設(shè)置于第一電極層與第二電極層之間。
在本公開的一些實(shí)施例中，第一柔性納米纖維薄膜層和第二柔性納米纖維薄膜層的材料為如下材料中的一種或幾種：熱塑性聚氨酯彈性體橡膠(TPU)、聚丙烯腈(PAN)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰胺(PA)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯醇(PVA)、聚乳酸(PLA)和聚醚砜(PES)。
在本公開的一些實(shí)施例中，第一電極層和第二電極層的材料為如下材料中的一種或幾種：銀納米線、銀納米顆粒導(dǎo)電油墨涂層或者碳納米管、石墨烯和氧化銦錫(ITO)形成的涂層。
在本公開的一些實(shí)施例中，納米纖維復(fù)合薄膜介電層為含有功能納米填料的聚合物復(fù)合納米纖維薄膜；該含有功能納米填料的聚合物復(fù)合納米纖維薄膜中的聚合物納米纖維的材料為如下材料中的一種或幾種：聚丙烯腈(PAN)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰胺(PA)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯醇(PVA)、聚氨酯(TPU)、聚乳酸(PLA)和聚醚砜(PES)。
在本公開的一些實(shí)施例中，納米纖維復(fù)合薄膜介電層的厚度介于20μm～50μm之間。
在本公開的一些實(shí)施例中，功能納米填料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于0.1％～2％之間。
在本公開的一些實(shí)施例中，功能納米填料的材料為：銀鈉米線、SiO2納米顆粒、TiO2納米顆粒或碳納米管。
在本公開的一些實(shí)施例中，功能填料為銀鈉米線，添加量為質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于0.1％～0.9％之間；或功能填料為SiO2納米顆粒，添加量為質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于0.1％～0.6％之間；或功能填料為TiO2納米顆粒，添加量為質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于0.1％～0.6％之間；功能填料的材料還可以是其他介電常數(shù)大于聚合物納米纖維的介電常數(shù)的材料，如碳納米管等材料。
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