[發明專利]一種零功耗壓力傳感器的制備方法

有效

• 申請號: 202010157987.3
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111220314B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 孫旭輝;文震;雷浩
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G01L9/00
• 分類號: G01L9/00
• 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: 白莉莉

本發明提供了一種零功耗壓力傳感器的制備方法，包括：制備獲得還原氧化石墨烯/抗壞血酸墨水；將還原氧化石墨烯/抗壞血酸墨水置入3D打印機中，利用3D打印技術打印出圓柱狀樣品和位于圓柱狀樣品頂表面的圓環狀樣品；將圓柱狀樣品和圓環狀樣品冷凍干燥，并加熱預設時間，以獲得介電層坯料和間隔層坯料，介電層坯料由圓柱狀樣品形成，間隔層坯料由圓環狀樣品形成；在介電層坯料和間隔層坯料的表面涂覆聚二甲基硅氧烷，以分別獲得介電層和間隔層；在間隔層的頂表面形成上電極層，并在介電層的底表面形成下電極層，從而獲得零功耗壓力傳感器。本發明方案制備獲得的零功耗壓力傳感器具有超寬的檢測范圍，且具有較高的靈敏度。

技術領域

本發明涉及壓力傳感器技術領域，尤其涉及一種零功耗壓力傳感器的制備方法。

背景技術

隨著物聯網技術的快速發展，產業界對于壓力傳感器的需求量也與日俱增。然而，目前的壓力傳感器大都需要外部電路進行供電，這極大地增加了物聯網節點的功耗。零功耗壓力傳感器能將外部壓力刺激轉換為電能，通過對電信號的測量即可感知壓力情況。

現有的零功耗壓力傳感器可以包括壓電材料和摩擦納米發電機。然而，基于壓電材料的零功耗壓力傳感器往往具有靈敏度低的缺點，且大部分壓電材料與現有產業工藝不兼容，通過現有技術制備的具有摩擦納米發電機的零功耗壓力傳感器，可使用任何材料構建，與現有工業產線兼容，但因具有較窄的檢測范圍，這嚴重地限制了其實際運用。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種無需外部電路供電的且具有超寬的檢測范圍的壓力傳感器。

本發明的一個進一步的目的是提供一種能夠識別極其微小的壓力的壓力傳感器。

特別地，本發明提供了一種零功耗壓力傳感器的制備方法，包括：

制備獲得還原氧化石墨烯/抗壞血酸墨水；

將所述還原氧化石墨烯/抗壞血酸墨水置入3D打印機中，利用3D打印技術打印出圓柱狀樣品和位于所述圓柱狀樣品頂表面的圓環狀樣品；

將所述圓柱狀樣品和所述圓環狀樣品冷凍干燥，并加熱預設時間，以獲得介電層坯料和間隔層坯料，所述介電層坯料由所述圓柱狀樣品形成，所述間隔層坯料由所述圓環狀樣品形成；

在所述介電層坯料和所述間隔層坯料的表面涂覆聚二甲基硅氧烷，以分別獲得介電層和間隔層；

在所述間隔層的頂表面形成上電極層，并在所述介電層的底表面形成下電極層，從而獲得零功耗壓力傳感器。

可選地，所述圓柱狀樣品由多個第一同心圓環由下至上堆疊至第一預設高度，所述多個第一同心圓環的直徑由外向內逐漸縮小，且所述多個第一同心圓環由外向內套疊至圓心位置。

可選地，所述圓環狀樣品由多個第二同心圓環由下至上堆疊至第二預設高度，所述多個第二同心圓環的直徑由外向內逐漸縮小，且所述多個第二同心圓環由外向內套疊至距離圓心具有預設距離的位置。

可選地，所述還原氧化石墨烯/抗壞血酸墨水的制備方法包括：

獲取石墨烯水溶液；

向所述石墨烯水溶液中加入抗壞血酸，所述抗壞血酸與所述石墨烯水溶液的質量比為范圍在1:2-1:4中的任一比值；

在60-100℃下加熱還原5-30min，獲得還原氧化石墨烯/抗壞血酸墨水的前驅體溶液；

向所述前驅體溶液中加入去離子水，以獲得濃度為1-4mg/ml的還原氧化石墨烯/抗壞血酸墨水。

可選地，向所述還原氧化石墨烯/抗壞血酸墨水中加入氫氧化鈉以調節所述還原氧化石墨烯/抗壞血酸墨水的粘度。