[發(fā)明專利]一種柔性壓力傳感器及其制備方法

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• 申請日: 2019-10-21
• 公開（公告）號: CN110836738A
• 公開（公告）日: 2020-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 呂亞男
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: G01L1/14
• 分類號: G01L1/14;G01L9/12
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 胡益萍

本發(fā)明涉及一種柔性壓力傳感器，包括相對放置的兩個柔性壓力傳感元件，所述柔性壓力傳感元件包括依次設(shè)置的柔性襯底層、電極層和介電層，所述柔性襯底層的材料為布料，所述布料表面為凹凸不平的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還涉及一種柔性壓力傳感器的制備方法，包括以下步驟：（1）對布料進行預(yù)處理，得到柔性襯底層；（2）將柔性襯底層平鋪，在柔性襯底層上沉積石墨烯或蒸鍍一層納米金屬，形成具有凹凸表面的電極層；（3）在電極層上旋涂處理形成介電層，接著在70?90℃下進行加熱固化，固化時間0.8?1.2h，冷卻至室溫，制成柔性壓力傳感元件；（4）將兩個柔性壓力傳感元件相對放置，制成柔性壓力傳感器。本發(fā)明的柔性壓力傳感器靈敏度高，制作方法簡單，成本較低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種柔性壓力傳感器及其制備方法。

背景技術(shù)

壓力傳感器可以對外力施加于壓力傳感器表面時產(chǎn)生的變化產(chǎn)生感應(yīng)，并對壓力大小做出相應(yīng)變化。柔性壓力傳感器是壓力傳感器的一種，柔性壓力傳感器是通過選用材料的特性，可以進行一定程度的彎曲，用于覆蓋非水平表面，廣泛應(yīng)用在工業(yè)、醫(yī)療和實際生活中。

當壓力傳感器感應(yīng)到表面產(chǎn)生壓力變化時，將壓力變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妼W(xué)信號。因此，壓力傳感器制備時，需要選用對外施壓力敏感的材料，即使在外施壓力很微弱的狀態(tài)下，也可以發(fā)生提供足夠的變化，從而提高電學(xué)信號的靈敏度。而對柔性壓力傳感器的襯底要求而言，襯底需要有足夠的彈性能夠根據(jù)覆蓋物的表面進行貼合覆蓋的同時不影響壓力傳感器中的電極層和介電層性質(zhì)，同時承受高應(yīng)力和提供高靈敏度的信號。

目前，在制備柔性壓力傳感器的技術(shù)中，大量采用了微結(jié)構(gòu)陣列，即通過微電子機械加工技術(shù)，在襯底模板上制備出具有微納結(jié)構(gòu)陣列，然后在結(jié)構(gòu)陣列膜上設(shè)置電極層。涉及到的技術(shù)及工藝包括但不局限擴散、沉積、濺射、腐蝕、光刻，工藝略顯復(fù)雜。盡管該技術(shù)可以實現(xiàn)精確批量制作微結(jié)構(gòu)陣列，但直接導(dǎo)致了流程大，難度高，成本居高不下等缺點。此外，傳統(tǒng)的制備方法無法實現(xiàn)大面積柔性壓力傳感器的制備，在工業(yè)生產(chǎn)制造，尤其是涉及到工業(yè)機器人應(yīng)用場合中，應(yīng)用范圍受到了嚴重局限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種靈敏度高、費時少、成本低廉的柔性壓力傳感器及其制備方法。

為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種柔性壓力傳感器，其特征在于，包括相對放置的兩個柔性壓力傳感元件，所述柔性壓力傳感元件包括依次設(shè)置的柔性襯底層、電極層和介電層，所述柔性襯底層的材料為布料，所述布料表面為凹凸不平的結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明一個較佳實施例中，一種柔性壓力傳感器進一步包括所述凹凸不平的結(jié)構(gòu)包括間隔設(shè)置的凹陷部和凸起部。

本發(fā)明一個較佳實施例中，一種柔性壓力傳感器進一步包括所述凹陷部的中心點與凸起部的中心點之間的距離不超過1mm。

本發(fā)明一個較佳實施例中，一種柔性壓力傳感器進一步包括所述布料采用平紋紡織布料、斜紋紡織布料、緞紋紡織布料中的任意一種。

本發(fā)明一個較佳實施例中，一種柔性壓力傳感器進一步包括所述電極層的材料為石墨烯或納米金屬。

本發(fā)明一個較佳實施例中，一種柔性壓力傳感器進一步包括所述介電層的材料為聚二甲基硅氧烷、環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂或乙烯基樹脂。

一種柔性壓力傳感器的制備方法，包括以下步驟：

（1）對布料進行預(yù)處理，得到柔性襯底層；

（2）將柔性襯底層平鋪，在柔性襯底層上沉積石墨烯或蒸鍍一層納米金屬，形成具有凹凸表面的電極層；

（3）在電極層上旋涂處理形成介電層，接著在70-90℃下進行加熱固化，固化時間0.8-1.2h，冷卻至室溫，制成柔性壓力傳感元件；

（4）將兩個柔性壓力傳感元件相對放置，制成柔性壓力傳感器。