[發(fā)明專利]一種電容式壓力傳感器及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910068807.1
• 申請(qǐng)日: 2019-01-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109781312B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李陽(yáng);郭云建;牛閎森;岳文靜;張春偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 濟(jì)南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01L1/14
• 分類號(hào): G01L1/14
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭平

1.一種電容式壓力傳感器，其特征在于，所述傳感器包括：電極，由多孔陽(yáng)極氧化鋁模板制備的離子凝膠介質(zhì)層，以及，導(dǎo)線；其中：

所述電極由表面設(shè)置有銀納米線層的基板構(gòu)成；所述銀納米線層中埋設(shè)有延伸到銀納米線層外部的導(dǎo)線；

所述電容式壓力傳感器的結(jié)構(gòu)為：離子凝膠介質(zhì)層中的基底層設(shè)置在一電極的銀納米線層上，另一電極的銀納米線層設(shè)置在離子凝膠介質(zhì)層中的柱狀的離子凝膠上；兩個(gè)電極可以稱為頂部電極、底部電極；

所述離子凝膠介質(zhì)層在所述頂部電極、底部電極上的銀納米線層表面均有設(shè)置；所述離子凝膠介質(zhì)層的結(jié)構(gòu)為：基底層表面分布有柱狀的離子凝膠，從而形成陣列結(jié)構(gòu)的離子凝膠介質(zhì)層，所述離子凝膠介質(zhì)層由P(VDF-HFP)聚合物和[EMI][TFSA]離子液體制成。

2.一種具有雙面離子凝膠介質(zhì)層結(jié)構(gòu)的電容式壓力傳感器，其特征在于，所述傳感器包括：電極，由多孔陽(yáng)極氧化鋁模板制備的離子凝膠介質(zhì)層，以及，導(dǎo)線；其中：

所述電極、離子凝膠介質(zhì)層以及導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)設(shè)置與權(quán)利要求1所述電容式壓力傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)置相同，區(qū)別在于：所述離子凝膠介質(zhì)層為：基底層的兩面均分布有柱狀的離子凝膠的雙面離子凝膠介質(zhì)層。

3.權(quán)利要求1所述的電容式壓力傳感器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

電極制備：將銀納米線噴涂在基板表面，制成柔性電極；

離子凝膠介質(zhì)層制備，包括：

(1)將P(VDF-HFP)聚合物和[EMI][TFSA]離子液體制成的離子凝膠涂覆在AAO模板上，然后去除離子凝膠中的溶劑；

(2)去除溶劑后，對(duì)得到的樣品進(jìn)行加壓加熱處理，使熔融態(tài)的離子凝膠充分進(jìn)入AAO孔洞；

(3)加壓加熱完成后，除去樣品中的AAO模板，得到離子凝膠介質(zhì)層；

電容式壓力傳感器的組裝：將所述離子凝膠介質(zhì)層中的基底層設(shè)置在一電極的銀納米線層上，將所述另一電極的銀納米線層設(shè)置在離子凝膠介質(zhì)層中的柱狀的離子凝膠上，即得。

4.權(quán)利要求2所述的電容式壓力傳感器的制備方法，其特征在于，采用權(quán)利要求3所述的方法得到具有納米線陣列結(jié)構(gòu)的離子凝膠介質(zhì)層后，在該介質(zhì)層的基底層表面放置一片新的AAO模板對(duì)介質(zhì)層進(jìn)行熱壓，使熔融態(tài)離子凝膠充分滲入AAO模板中的孔洞，然后自然冷卻至室溫再撤去壓力，除去AAO模板，得到基底層兩面均分布有柱狀的離子凝膠的雙面離子凝膠介質(zhì)層，將該雙面離子凝膠介質(zhì)層置于頂部電極和底部電極之間，即得。

5.如權(quán)利要求3或4所述的電容式壓力傳感器的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述AAO模板由多孔氧化鋁層和鋁基組成，其中，多孔氧化鋁層位于鋁基上。

6.如權(quán)利要求5所述的電容式壓力傳感器的制備方法，其特征在于，所述AAO模板的孔徑為100-400nm，厚度為0.2-10μm。

7.如權(quán)利要求5所述的電容式壓力傳感器的制備方法，其特征在于，所述AAO模板由兩步陽(yáng)極氧化法制備，具體包括如下步驟：

S1、將鋁片浸泡在丙酮和乙醇溶液中超聲清洗30min后，轉(zhuǎn)移至中溫管式爐，在N₂氣氛下退火，退火溫度500℃，時(shí)間8h；

S2、以步驟S1的鋁片為陽(yáng)極，鉛塊為陰極，以草酸為電解質(zhì)，進(jìn)行第一次氧化，反應(yīng)后在鋁片表面生成初步有序的氧化膜；

S3、將步驟S2得到的含有氧化膜的鋁片浸泡在磷酸和鉻酸的混合溶液中，被氧化一面朝下，保溫去除一次氧化形成的表層氧化鋁，完成后用去離子水反復(fù)沖洗鋁片；

S4、以步驟S3得到的鋁箔作為陽(yáng)極、鉛塊為陰極在草酸中進(jìn)行第二次氧化，反應(yīng)后得到有序的多孔氧化膜；

S5、將步驟S4的多孔氧化膜浸泡在磷酸溶液中擴(kuò)孔，得到多孔有序的多孔氧化膜模板。

8.如權(quán)利要求3或4所述的電容式壓力傳感器的制備方法，其特征在于：步驟(1)中，所述離子凝膠的制備方法為：將P(VDF-HFP)聚合物溶于溶劑，得到濃度為10-20wt％的溶液，然后加入[EMI][TFSA]離子液體，即得離子凝膠。