[發明專利]一種零功耗壓力傳感器的制備方法及可穿戴電子設備

有效

• 申請號: 202010158822.8
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111220315B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 文震;孫旭輝;雷浩
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: A61B5/024
• 分類號: A61B5/024
• 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及可穿戴電子設備。該制備方法包括：提供一海綿，對所述海綿進行清洗和干燥處理；配置乙酸乙酯與含硅元素和/或氟元素的高分子聚合物的混合溶液；將所述海綿浸入所述混合溶液預設時間，并進行干燥處理，從而獲得柔性介電層；在柔性介電層上表面和下表面分別形成上電極層和下電極層，從而獲得零功耗壓力傳感器。本發明中，零功耗壓力傳感器在無需外電源供電的情況下具有超寬的檢測范圍，既能識別微小的壓力也能檢測較大的壓力，并且具有較高的靈敏度，增加了壓力傳感器的應用范圍，其可運用在可穿戴健康監測領域，如能識別類似脈搏、心跳在內的微小壓力，同時也可以用于監測包括足壓在內的大壓力。

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及可穿戴電子設備。

背景技術

隨著我國老齡化人口越來越多，對于老年人身體健康狀況的實時監測也顯得尤為重要。在可穿戴健康監測技術中，壓力傳感器由于能起到監測心率、脈搏等生理信號，而具有巨大的市場需求。

現有技術的壓力傳感器大都是硬質的，無法滿足可穿戴電子設備的需要。而在已有的柔性壓力傳感器中，傳感器大都無法在無外接電源的情況下正常工作，這極大地限制了其在可穿戴健康監測方向的實際運用。少數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具有較窄的檢測范圍，這嚴重地限制了其在不同領域中的實際運用。

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，并且也能識別較大的壓力的壓力傳感器。

本發明的另一個目的是提供一種無需電源供電的可穿戴電子設備。

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：

提供一海綿，對所述海綿進行清洗和干燥處理；

配置乙酸乙酯與含硅元素和/或氟元素的高分子聚合物的混合溶液；

將所述海綿浸入所述混合溶液預設時間，并進行干燥處理，從而獲得柔性介電層；

在柔性介電層上表面和下表面分別形成上電極層和下電極層，從而獲得零功耗壓力傳感器。

可選地，所述乙酸乙酯與含硅元素和/或氟元素的高分子聚合物的體積比為范圍在1:1-5:1中任一值。

可選地，所述制備方法還包括：

制備獲得柔性間隔層，并使所述柔性間隔層的下表面與所述柔性介電層的上表面接觸，所述柔性間隔層的上表面與所述上電極層的下表面接觸。

可選地，所述柔性間隔層的厚度為范圍在50-1000μm中任一數值。

可選地，所述柔性間隔層為環形結構。

可選地，所述柔性間隔層由兩根間隔開設置的柱狀體組成，所述柱狀體沿垂直于所述海綿的上表面的方向延伸。

可選地，所述柔性間隔層的材料為聚甲基丙烯酸甲酯或硅橡膠。

可選地，所述含硅元素和/或氟元素的高分子聚合物為聚二甲基硅氧烷、聚碳硅烷、硅橡膠、聚四氟乙烯和聚偏氟乙烯中的一種或多種的組合。

可選地，所述上電極和/或所述下電極的制備方法為：采用物理濺射的方法在聚合物柔性膜上形成10-30μm的金屬膜，從而獲得所述上電極和/或所述下電極。

特別地，本發明還提供了一種可穿戴電子設備，包括由前述的制備方法制備獲得的零功耗壓力傳感器。