[發明專利]一種帶凸半球結構的柔性壓力傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 202010554658.2
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111829697B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 吳志剛;柴治平;柯星星;朱嘉淇
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01L1/14
• 分類號: G01L1/14
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 夏倩;李智

1.一種帶凸半球結構的柔性壓力傳感器的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：首先，在第一電極基底上制備第一電極，并將離子凝膠介電層設置在所述第一電極上，同時在在第二電極基底上制備第二電極；接著，將所述離子凝膠介電層設置在所述第二電極上，由此得到所述柔性壓力傳感器；所述離子凝膠介電層為平整的膜層結構；

所述第一電極基底的制備包括：選用柔性的PET薄膜作為制備的輔助材料，在PET薄膜上涂覆一層A、B液之間比例為10:1的聚二甲基硅氧烷前驅液，并將所述前驅液刮平整之后放入烘箱于75℃加熱15min至完全固化，由此得到第一電極基底；

所述第一電極的制備包括：在所述第一電極基底上均勻地涂覆一層A:B兩液質量比為30:1的聚二甲基硅氧烷的前驅液；接著，將涂覆了前驅液的所述第一電極基底放入烘箱中半固化后取出，并涂覆上一層均勻的銅箔，再采用激光對銅箔進行圖案化處理，以形成第一銅電極陣列；

所述第二電極基底的制備包括：在提前準備的具有凸半球反結構的模具上，均勻地涂覆一層A、B液之間比例為10：1的聚二甲基硅氧烷前驅液，并將所述模具放置于烘箱中固化完全，進而得到所述第二電極基底；所述第二電極基底遠離所述第二電極的表面形成有仿人體表皮有棘層的凸半球結構；

所述第二電極的制備包括：在所述第二電極基底上均勻地涂覆一層A:B兩液質量比為30:1的聚二甲基硅氧烷的前驅液，接著，將涂覆了前驅液的所述第二電極基底放入烘箱中半固化后取出，并涂覆上一層均勻的銅箔，再采用激光對銅箔進行圖案化處理，以形成第二銅電極陣列；

將所述離子凝膠介電層裁切成所需的形狀，平整地放置于所述第二銅電機陣列上，之后，將所述第一銅電極陣列和所述第二銅電極陣列中的每個電容單元一一對應，所述第一銅電極陣列與所述第二銅電極陣列呈正交重合，得到放置于模具中的柔性傳感陣列；將放置于模具中的柔性傳感陣列放入烘箱中以75℃繼續固化20min至第一電極襯底和第二電極襯底結合，將柔性傳感陣列從所述模具中取出，得到所述柔性壓力傳感器。

2.如權利要求1所述的帶凸半球結構的柔性壓力傳感器的制備方法，其特征在于：將聚偏二氟乙烯-六氟丙烯顆粒溶解至丙酮溶液中；待聚偏二氟乙烯-六氟丙烯完全溶解后，向溶液中繼續加入1-乙基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽溶液，并充分攪拌以獲得離子凝膠前驅液；在表面平整的玻璃上將所述離子凝膠前驅液旋涂至均勻厚度，進而得到所述離子凝膠介電層。

3.如權利要求1所述的帶凸半球結構的柔性壓力傳感器的制備方法，其特征在于：在所述模具上涂覆一層A、B液之間比例為10：1的聚二甲基硅氧烷前驅液，接著將所述前驅液刮涂平整之后放入烘箱于75℃加熱15min至完全固化，由此得到第二電極基底。

4.一種權利要求1～3任意一項所述的帶凸半球結構的柔性壓力傳感器的制備方法制備的帶凸半球結構的柔性壓力傳感器，其特征在于，所述柔性壓力傳感器包括自上而下設置的第一電極基底、第一電極、離子凝膠介電層、第二電極及第二電極基底，所述第二電極基底遠離所述第二電極的表面形成有仿人體表皮有棘層的凸半球結構。

5.根據權利要求4所述的帶凸半球結構的柔性壓力傳感器，其特征在于，所述第一電極包括設置在所述第一電極基底上的第一電極襯底及設置在所述第一電極襯底遠離所述第一電極基底的表面上的第一銅電極陣列；所述第二電極包括設置在所述第二電極基底上的第二電極襯底及設置在所述第二電極襯底遠離所述第二電極基底的表面上的第二銅電極陣列。

6.根據權利要求5所述的帶凸半球結構的柔性壓力傳感器，其特征在于，所述第一銅電極陣列的厚度及所述第二銅電極陣列的厚度均為9微米。

7.根據權利要求5所述的帶凸半球結構的柔性壓力傳感器，其特征在于，所述第一銅電極陣列中的相鄰電容單元之間使用屈曲的銅線相連接。

8.根據權利要求5所述的帶凸半球結構的柔性壓力傳感器，其特征在于，所述第一銅電極陣列中的電容單元的位置與所述第二銅電極陣列中的電容單元的位置分別相對應，且所述第一銅電極陣列與所述第二銅電極陣列呈正交重合。