[發明專利]一種電阻式高靈敏柔性壓力傳感器件

有效

• 申請號: 201910409890.4
• 申請日: 2019-05-17
• 公開（公告）號: CN110057478B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 孫思雨;曹海琳;丁小恒;李明愚;郭悅
• 申請（專利權）人: 深圳市航天新材科技有限公司;深圳烯創先進材料研究院有限公司
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22;G01L9/04
• 代理公司: 深圳市添源知識產權代理事務所(普通合伙) 44451
• 代理人: 羅志偉

本發明提供了一種電阻式高靈敏柔性壓力傳感器件，包括疊層設置的第一柔性薄膜基底、壓敏層、環形電極層和第二柔性薄膜基底，其中，所述壓敏層位于所述第一柔性薄膜基底、環形電極層之間，所述環形電極層位于所述壓敏層、第二柔性薄膜基底之間，所述環形電極層包括環形電極和電極引出端，所述環形電極與所述電極引出端連接，所述第一柔性薄膜基底與所述第二柔性薄膜基底通過粘性材料封裝，所述壓敏層包括位于同一平面的外圈壓敏層和內圈壓敏層，所述外圈壓敏層的直徑大于所述內圈壓敏層，所述內圈壓敏層的表面電阻大于所述外圈壓敏層的表面電阻。本發明的有益效果是：兼具較高靈敏度與量程輸出曲線無突變。

技術領域

本發明涉及傳感器件，尤其涉及一種電阻式高靈敏柔性壓力傳感器件。

背景技術

柔性電子器件是將有機和或無機材料電子器件制作在柔性或可延展基板上的新型電子技術，相比傳統電子，柔性電子本身可發生一定程度上的形變，以滿足特殊工作環境的要求，具備一定的靈活性。傳感器作為一種能夠將被測信號按照一定規律轉換為電信號并輸出的裝置，被廣泛應用于航天、船舶、醫療、軍事等領域，而柔性傳感器能夠既保留傳感器的基本性能，同時器件能夠在一定范圍內保持柔性。隨著新技術革命的到來，世界開始進入信息時代，高靈敏柔性壓力傳感器能夠作為一種消費電子，可將壓力信號實時采集、記錄，實現人機交互。

目前現有的柔性薄膜壓力傳感器中，大部分基于外力作用下，叉指電極與壓敏層接觸程度，輸出相應的可測量電阻，實現傳感功能。這類傳感器兩個問題：

一、靈敏度與量程調控難以兼容：通過降低壓敏層表面電阻提升傳感器敏感度，會導致極限輸出電阻降低，有效量程過小；反之提升壓敏層表面電阻，能夠提升傳感器的量程，但會大幅犧牲測量靈敏度。

二、諸多應用場景中，傳感器受力載荷是由中心開始向四周擴散，而傳統的叉指圖案電極，在中心部位電極間距小（或電極密度大），即在輕度按壓下，中心區電極與壓敏材料發生接觸，輸出電阻就會出現急劇降低，從而導致輸出存在突變問題。

因此，如何獲得一個兼具較高靈敏度與量程輸出曲線無突變的柔性壓力傳感器是目前亟待解決的技術難點。

發明內容

為了解決現有技術中的問題，本發明提供了一種電阻式高靈敏柔性壓力傳感器件。

本發明提供了一種電阻式高靈敏柔性壓力傳感器件，包括疊層設置的第一柔性薄膜基底、壓敏層、環形電極層和第二柔性薄膜基底，其中，所述壓敏層位于所述第一柔性薄膜基底、環形電極層之間，所述環形電極層位于所述壓敏層、第二柔性薄膜基底之間，所述環形電極層包括環形電極和電極引出端，所述環形電極與所述電極引出端連接，所述第一柔性薄膜基底與所述第二柔性薄膜基底通過粘性材料封裝，所述壓敏層包括位于同一平面的外圈壓敏層和內圈壓敏層，所述外圈壓敏層的直徑大于所述內圈壓敏層，所述內圈壓敏層的表面電阻大于所述外圈壓敏層的表面電阻。

作為本發明的進一步改進，所述壓敏層印制在所述第一柔性薄膜基底的表面，所述環形電極層印制在所述第二柔性薄膜基底的表面。

作為本發明的進一步改進，所述外圈壓敏層和內圈壓敏層組合形成一個完整圓形，所述壓敏層、環形電極之間設有空隙。

作為本發明的進一步改進，所述壓敏層為與所述第一柔性薄膜基底同步變形的具有壓敏效應的材料制成，所述壓敏層主要由高分子材料與導電材料混合而成。

作為本發明的進一步改進，所述壓敏層中內圈壓敏層的導電材料摻雜濃度范圍為2-4wt%，所述壓敏層中外圈壓敏層的導電材料摻雜濃度范圍為4-7.5wt%。

作為本發明的進一步改進，所述壓敏層的高分子材料為氯化丙烯類樹脂、聚氨酯類樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂、有機硅樹脂中的任意一種，所述壓敏層的導電材料為碳納米管、碳纖維、導電碳粉、石墨烯中的任意一種。