[發明專利]一種基于紙鋁塑包裝材料的柔性電容式傳感器

有效

• 申請號: 202110240862.1
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN112923955B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 方華靖;趙振華;王廣進;尹昊龍;李煒捷;李晨;汪宏
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01D5/24
• 分類號: G01D5/24;G01D5/241
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 張海平

本發明公開了一種基于紙鋁塑包裝材料的柔性電容式傳感器,電容式傳感器包括：上極板、下極板和電容測量電路，上下極板均由利樂包裝制成，將利樂包裝的鋁箔層作為金屬電極，聚乙烯(PE)層作為絕緣介質，直接構成電容器。使用時分別將兩極板粘貼在被測物體表面即可實現電學測量，實際測量中根據需要可構造變極距型、變面積型或變介質型電容式傳感器。本發明能夠有效回收利用廢舊利樂包裝，極大地提高其附加值，并制造一種工藝簡易、成本低廉、綠色環保的柔性電容式傳感器，可廣泛應用于位移、速度、轉角探測等領域，在廢物利用和節能減排方面具有重要意義。

技術領域

本發明涉及一種傳感器，具體涉及一種基于紙鋁塑包裝材料的柔性電容式傳感器。

背景技術

電容式傳感器是以各類電容器為傳感元件，將被測物理量如位移、速度、液位、壓力等的變化轉換為電容量變化的一種傳感器。傳感器通常包含兩個導電極板和中間層絕緣介質，被測物理量通過改變傳感器的電容參數即可實現與傳感器電容量的轉換。根據轉換原理的不同，電容式傳感器可分為變極距型、變面積型和變介質型傳感器。近年來柔性電容式傳感器發展迅速，該類傳感器采用柔性材料制成，能夠根據被測物體、使用環境的不同實現形狀的自由彎曲和變化，由于其使用上的靈活性，被廣泛應用于包括可穿戴設備、紡織品、機器人等眾多領域。但柔性傳感器材料加工工序復雜、集成困難的特點使得傳感器的制作成本較高，目前該領域還處于起步階段，有著巨大的研究前景和創新空間，急需制造一種工藝簡易、成本低廉的柔性傳感器。

利樂包裝是瑞典利樂公司(Tetra Pak)開發出的一系列用于液體食品的包裝產品，廣泛用于奶制品、果汁飲料等飲品的包裝。該包裝由紙、鋁、塑料組成的六層復合紙構成。利樂包裝的大規模使用給生活帶來便捷，但也造成了廢舊包裝回收利用的難題。目前針對廢舊利樂包裝的回收利用主要有兩種方式，一是將包裝紙中的各層材料分離，分別回收處理；另一種方式則是將廢舊包裝粉碎熱壓，制作成其他板材等。但無論哪一種方式都需要耗費不小的財力物力，在廢舊利樂包裝回收領域還存在著較大空白，如何有效提高其附加值，是本領域當前的重難點問題。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種基于紙鋁塑包裝材料的柔性電容式傳感器，該傳感器具有成本低及工藝簡易的特點，同時能夠實現利樂包裝的回收利用。

為達到上述目的，本發明所述的基于紙鋁塑包裝材料的柔性電容式傳感器包括柔性電容式傳感器上極板、柔性電容式傳感器下極板及電容測量電路，所述柔性電容式傳感器上極板及柔性電容式傳感器下極板上均可以設置高介電常數電介質材料層；

柔性電容式傳感器上極板及柔性電容式傳感器下極板均為利樂包裝，所述利樂包裝包括自上到下依次分布的利樂鋁箔層外部PE層、利樂包裝鋁箔層、利樂包裝紙板層內部PE層、利樂包裝紙板層及利樂包裝紙板層外部PE層，高介電常數電介質材料層覆蓋于利樂鋁箔層外部PE層上。

電容測量電路與柔性電容式傳感器上、下極板中的利樂包裝鋁箔層相連接。在制作時，取兩塊利樂包裝，再將利樂包裝中的利樂鋁箔層外部PE層剝開，以露出利樂包裝鋁箔層，再將引出電極與利樂包裝鋁箔層相連接。

該柔性電容式傳感器可以作為變極距型傳感器、變面積型傳感器或變介質型傳感器使用。在使用時，將上、下極板相向粘貼在被測物體表面即可。

本發明具有以下有益效果：

本發明所述的基于紙鋁塑包裝材料的柔性電容式傳感器在具體操作時，直接采用利樂包裝作為柔性電容式傳感器上極板及柔性電容式傳感器下極板。其中，利樂包裝具有柔性、低成本、各加工性強的特點，同時工藝較為簡單，極大地降低了柔性傳感器的生產成本。在制作時，可以使用廢舊的利樂包裝，實現固廢資源的有效利用，綠色環保，節能減排。

附圖說明

圖1為本發明所述柔性電容式傳感器示意圖；

圖2為本發明所述電容式位移傳感器實物圖；