[發明專利]柔性電容壓力傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 202011558714.6
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112798153B
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發明（設計）人: 王鳳霞;吳志勇;陳濤;孫立寧
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G01L1/14
• 分類號: G01L1/14;G01L9/12
• 代理公司: 蘇州見山知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32421
• 代理人: 袁麗花

本發明公開了一種柔性電容傳感器及其制備方法。柔性電容傳感器包括第一極板，所述第一極板依次包括第一柔性襯底，位于所述第一柔性襯底上的第一彈性微結構，位于所述第一彈性微結構上的第一電極；第二極板，所述第二極板依次包括第二柔性襯底，位于所述第二柔性襯底上的第二彈性微結構，位于所述第二彈性微結構上的第二電極，位于所述第二電極上的介電層；所述第一彈性微結構呈三棱錐狀，所述第二彈性微結構呈三棱錐狀；所述第一極板與所述第二極板的布置方式使得所述第一彈性微結構的三棱錐狀與所述第二彈性微結構的三棱錐狀呈正交狀。該柔性電容壓力傳感器能夠同時兼顧寬的壓力檢測范圍和高靈敏度。

技術領域

本發明涉及傳感器的技術領域，特別是涉及一種柔性電容壓力傳感器及其制備方法。

背景技術

柔性電容壓力傳感器的工作原理是將外部的壓力信號轉換為依據傳感器電容變化而變化的信號，當外力作用時，改變電極之間的間距、正對面積或者介電常數而改變傳感器的電容值，從而達到檢測壓力信息變化的目的。目前，可穿戴式電子器件已經成為研究熱點。柔性電容壓力傳感器具有靈敏度高、動態響應好、分辨率高等優點。目前，常規的柔性電容壓力傳感器還存在著一些問題，如不能同時兼顧寬的壓力檢測范圍和高靈敏度，這極大的限制了柔性電容壓力傳感器的應用范圍。

因此，針對上述技術問題，有必要提供一種能夠同時兼顧寬的壓力檢測范圍和高靈敏度的柔性電容壓力傳感器及具有其制備方法。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例的目的在于提供一種柔性電容壓力傳感器及具有其制備方法。本發明實施例所提供的柔性電容壓力傳感器具有兩個彈性三棱錐微結構電極、復合介電層和柔性襯底，能夠同時兼顧寬的壓力檢測范圍和高靈敏度。

為了實現上述目的，本發明一實施例提供的技術方案如下：一種柔性電容傳感器，包括第一極板，所述第一極板依次包括第一柔性襯底，位于所述第一柔性襯底上的第一彈性微結構，位于所述第一彈性微結構上的第一電極；第二極板，所述第二極板依次包括第二柔性襯底，位于所述第二柔性襯底上的第二彈性微結構，位于所述第二彈性微結構上的第二電極，位于所述第二電極上的介電層；所述第一彈性微結構呈三棱錐狀，所述第二彈性微結構呈三棱錐狀；所述第一極板與所述第二極板的布置方式使得所述第一彈性微結構的三棱錐狀與所述第二彈性微結構的三棱錐狀呈正交狀。

作為本發明的進一步改進，所述第一柔性襯底的材料或所述第二柔性襯底的材料為聚對苯二甲酸乙二醇酯。

作為本發明的進一步改進，所述第一彈性微結構的材料或所述第二彈性微結構的材料為聚二甲基硅氧烷。

作為本發明的進一步改進，所述介電層包括氧化鋁。

作為本發明的進一步改進，所述第一電極的材料或所述第二電極的材料為鉻或者金。

本發明實施例還提供一種柔性電容傳感器的制備方法。該制備方法包括步驟S1：在預設模具上采用光刻或刻蝕工藝獲得微結構的三棱錐狀模具；S2：在所述微結構的三棱錐狀模具上旋涂聚二甲基硅氧烷并層壓鍵合聚對苯二甲酸乙二醇酯；S3：將柔性襯底和微結構從所述三棱錐狀模具中剝離，獲得連接為一體的柔性襯底和微結構；S4：在所述微結構的表面濺射電極材料，形成電極層；獲得第一極板；S5：重復步驟S1至步驟S4，并采用原子沉積方式將氧化鋁沉積在所述電極層上，形成介電層；獲得第二極板；S6：將所述第一極板與所述第二極板以微結構正交的形式組裝，獲得柔性電容傳感器。

作為本發明的進一步改進，在步驟S2之前還包括步驟：采用乙醇對聚對苯二甲酸乙二醇酯進行第一次清洗，再對經乙醇清洗后的聚對苯二甲酸乙二醇酯在離子水中進行超聲清洗，再采用氮氣吹干經過超聲清洗的聚對苯二甲酸乙二醇酯，再將吹干后的聚對苯二甲酸乙二醇酯放置在預設溫度下烘干。

作為本發明的進一步改進，所述預設模具為厚度為280nm至330nm的二氧化硅的硅片制成的硅模。