[發(fā)明專利]一種柔性電容式壓力傳感器有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010250469.6 | 申請日： | 2020-04-01 |
| 公開（公告）號： | CN111307341B | 公開（公告）日： | 2021-10-08 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 荊茂盛;孟垂舟;楊麗;王鵬;郭士杰 | 申請（專利權(quán)）人： | 河北工業(yè)大學 |
| 主分類號： | G01L1/14 | 分類號： | G01L1/14 |
| 代理公司： | 武漢尚齊知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 42261 | 代理人： | 胡艷 |
| 地址： | 300000 天津市紅*** | 國省代碼： | 天津;12 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 柔性 電容 壓力傳感器 | ||
本發(fā)明公開了一種柔性電容式壓力傳感器，包括電極層、介電層和加厚層，所述電極層復合在介電層的一側(cè)面以構(gòu)成電極結(jié)構(gòu)，而兩組電極結(jié)構(gòu)的介電層通過復合形成柔性電容式壓力傳感器本體；所述介電層的另一側(cè)面通過模具成型加工有若干個圓柱凸起，且每相鄰的四個圓柱凸起之間的間隙用于卡入另一介電層上對應(yīng)的圓柱凸起，從而能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的拼接，同時縱向和橫向相鄰的兩個圓柱凸起之間還具有空隙，所述圓柱凸起的端部開設(shè)有十字形凹槽。本發(fā)明通過電極層和介電層形成柔性電容式壓力傳感器的基本結(jié)構(gòu)，同時通過介電層的一側(cè)面成形加工出圓柱凸起并通過電極結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)快速的復合，其能夠極大的提高生產(chǎn)效率。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及傳感器，具體是一種柔性電容式壓力傳感器。
背景技術(shù)
目前，越來越多的特殊信號和特殊環(huán)境要求傳感器具有透明、柔韌、延展、可自由彎曲甚至折疊、便于攜帶、可穿戴等特性。因此，研制高性能、低成本的柔性壓力傳感器具有十分廣闊的應(yīng)用前景。從敏感機制上看，目前報導出的柔性壓力傳感器的類型主要可以分為電阻式壓力傳感器和電容式壓力傳感器兩種。從結(jié)構(gòu)設(shè)計上看，這兩種類型的柔性壓力傳感器的結(jié)構(gòu)非常類似，一般都包含兩層柔性電極和一層柔性壓敏材料。電阻式柔性壓力傳感器的優(yōu)點主要是靈敏度高，器件的制備和表征比較方便，但是，這種類型的壓力傳感器不適合低功耗應(yīng)用。對于柔性電容式傳感器，壓力作用下壓敏電介質(zhì)受壓發(fā)生形變，電容值發(fā)生變化。電容變化的因素包括兩個方面:一方面，壓力作用使電容的極板間距發(fā)生變化。另一方面，壓力的作用使電介質(zhì)的介電常數(shù)發(fā)生變化。與電阻式柔性壓力傳感器相比，電容式柔性壓力傳感器具有一個典型的優(yōu)點是低功耗，因此，受到越來越多的關(guān)注。
目前性電容式壓力傳感器的制作方式依舊是多層復合，在制備的時候就實現(xiàn)了層結(jié)構(gòu)的固定，可拓展性不高。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種柔性電容式壓力傳感器，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
一種柔性電容式壓力傳感器，包括電極層、介電層和加厚層，所述電極層復合在介電層的一側(cè)面以構(gòu)成電極結(jié)構(gòu)，而兩組電極結(jié)構(gòu)的介電層通過復合形成柔性電容式壓力傳感器本體；所述介電層的另一側(cè)面通過模具成型加工有若干個圓柱凸起，且每相鄰的四個圓柱凸起之間的間隙用于卡入另一介電層上對應(yīng)的圓柱凸起，從而能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的拼接，同時縱向和橫向相鄰的兩個圓柱凸起之間還具有空隙，所述圓柱凸起的端部開設(shè)有十字形凹槽，十字形凹槽的端部正對縱向和橫向相鄰的圓柱凸起。
作為本發(fā)明進一步的方案：兩組所述的電極結(jié)構(gòu)之間設(shè)置加厚層，該加厚層的兩側(cè)面同樣一體成型有若干個圓柱凸起，加厚層兩側(cè)面圓柱凸起的排布與介電層另一側(cè)面圓柱凸起的排布相同。
作為本發(fā)明進一步的方案：所述電極結(jié)構(gòu)的電極層表面通過錫焊固定連接導線的一端，同時通過絕緣膠帶將導線加固連接在電極層的表面，當兩組電極結(jié)構(gòu)構(gòu)成柔性電容式壓力傳感器本體后，即可通過將兩根導線分別接入檢測電路輸入端正負極實現(xiàn)檢測。
作為本發(fā)明進一步的方案：所述電極層的材料原料包括以下重量份的組分：納米銀100-120份、導電添加劑10-20份、粘結(jié)劑8-12份、分散劑4-6份。
作為本發(fā)明進一步的方案：所述導電添加劑為導電炭纖維。
作為本發(fā)明進一步的方案：所述介電層的材料原料包括以下重量份的組分：聚二甲基硅氧烷100-120份、硅膠40-60份、發(fā)泡劑10-12份、固化劑10-12份。
作為本發(fā)明進一步的方案：所述電極結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下幾個步驟：
(1)介電層的制作：將硅膠、發(fā)泡劑、聚二甲基硅氧烷使用高速離心機將上述的原料混合均勻；在模具成型前將固化劑加入到上述的混合物中并再次混合均勻；
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