[發明專利]可調量程電容式柔性壓力傳感器及其制備方法

在審

• 申請號: 202110291831.9
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN113091961A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 劉鋒;吳偉光;李世峰;雷驍;馬麗筠;郭宣啟
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01L1/14
• 分類號: G01L1/14;G01L9/12
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 肖明洲

1.一種可變量程電容式柔性壓力傳感器及其制備方法，其特征在于：該可變量程電容式柔性壓力傳感器由上電極層、柔性薄膜層、柔性腔體、磁流變介質層、下電極層和勵磁線圈層組成；所述上電極層位于最上方；所述柔性薄膜層覆蓋在柔性腔體上方；所述磁流變介質層被設置于柔性腔體中；所述柔性腔體下方是下電極層；所述勵磁線圈層置于下電極層下方。

2.根據權利要求1所述可變量程電容式柔性壓力傳感器，其特征在于：所述上電極層的材質為導電性良好的材料，為金屬、無機導電材料或有機導電高分子材料中任一種或兩種及以上材料的復合物。

3.根據權利要求1或2所述可變量程電容式柔性壓力傳感器，其特征在于：所述柔性薄膜層的材質為柔韌性優良的聚二甲基硅氧烷。

4.根據權利要求1或2所述可變量程電容式柔性壓力傳感器，其特征在于：所述柔性腔體的材質為柔韌性優良的有機物，柔性腔體兩端留有通孔用于加注磁流變介質。

5.根據權利要求3所述可變量程電容式柔性壓力傳感器，其特征在于：所述柔性腔體的材質為柔韌性優良的有機物，柔性腔體兩端留有通孔用于加注磁流變介質。

6.根據權利要求1或2或5所述可變量程電容式柔性壓力傳感器，其特征在于：所述磁流變介質層磁流變介質層填充在柔性腔體中，是一種磁場-粘度敏感性流體材料，為三部分組成：磁性納米顆粒、非磁性載液和添加劑；其中，所述磁性納米顆粒為四氧化三鐵納米顆粒、釹鐵硼納米顆粒或鐵、鈷、鎳磁性金屬納米顆粒中任一種；所述添加劑為由超精細石英粉形成的硅膠，起到穩定分散納米顆粒，防止團聚的作用；所述非磁性載液是水或硅油。

7.根據權利要求1或2或5所述可變量程電容式柔性壓力傳感器，其特征在于：所述下電極層的材質為導電性良好的材料，為金屬、無機導電材料或有機導電高分子材料中任一種或兩種及以上材料的復合物。

8.根據權利要求6所述可變量程電容式柔性壓力傳感器，其特征在于：所述下電極層的材質為導電性良好的材料，為金屬、無機導電材料或有機導電高分子材料中任一種或兩種及以上材料的復合物。

9.根據權利要求1或2或5或8所述可變量程電容式柔性壓力傳感器，其特征在于：所述下勵磁線圈層由柔韌性良好的絕緣高分子聚合物和金屬線圈組成；其中，所述絕緣高分子聚合物為聚二甲基硅氧烷、PET或TPE中任一種；所述金屬線圈的材質采用導電性良好的金屬，金屬線圈嵌入在絕緣高分子聚合物中。

10.一種如權利要求9所述可變量程柔性電容式壓力傳感器的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)采用印刷工藝制備柔性薄膜層；

(2)采用沉積工藝在柔性薄膜層上制備一層電極層；

(3)采用3D打印法或模板法制備兩端帶通孔的柔性腔體，將柔性腔體粘貼在柔性薄膜層下方；

(4)采用沉積工藝在柔性腔體下方制備一層電極層；

(5)通過柔性腔體兩端通孔向柔性腔體內注入磁流變介質，形成磁流變介質層，封堵通孔；

(6)將金屬線圈浸泡在絕緣高分子聚合物溶液中，固化絕緣高分子聚合物，形成內嵌有金屬線圈的勵磁線圈層，將勵磁線圈層粘附在下電極層下方。