[發明專利]一種主動式壓力傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 202110343341.9
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN113074840B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 陳小平;劉伊娜;文震;趙春;趙策洲
• 申請（專利權）人: 西交利物浦大學
• 主分類號: G01L1/00
• 分類號: G01L1/00;H02N1/04
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 孟金喆

1.一種主動式壓力傳感器，其特征在于，包括：

第一金屬電極層；

第二金屬電極層，與所述第一金屬電極層相對設置；

柔性有機介電層，位于所述第一金屬電極層和所述第二金屬電極層之間；所述柔性有機介電層在朝向所述第二金屬電極層的一側設置有多個凹槽結構；

其中，在所述第一金屬電極層背離所述第二金屬電極層的一側表面受到壓力時，所述柔性有機介電層發生形變，所述凹槽結構的槽底和/或側壁與所述第二金屬電極層接觸摩擦產生電荷，所述第一金屬電極層與所述第二金屬電極層之間產生電勢差；

所述凹槽結構為拱形結構；

所述拱形結構的孔徑d的取值范圍為：0.3mm≤d≤0.8mm。

2.根據權利要求1所述的主動式壓力傳感器，其特征在于， 所述柔性有機介電層的楊氏模量E的取值范圍為：0.01GPa≤E≤0.1GPa。

3.根據權利要求1所述的主動式壓力傳感器，其特征在于，所述柔性有機介電層包括：

柔性基底層；

柔性孔狀層，位于所述柔性基底層一側的柔性孔狀層；所述柔性孔狀層包括多個開口結構；所述開口結構與所述柔性基底層構成所述凹槽結構。

4.根據權利要求1所述的主動式壓力傳感器，其特征在于，所述第一金屬電極層包括銅箔或者鋁箔；所述第一金屬電極層的厚度h1的取值范圍為：10μm≤h1≤30μm；

所述第二金屬電極層包括銅箔或者鋁箔；所述第二金屬電極層的厚度h2的取值范圍為：10μm≤h2≤30μm。

5.根據權利要求1～4任一項所述的主動式壓力傳感器，其特征在于，還包括：負載、第一連接導線和第二連接導線；

所述負載的一端通過所述第一連接導線與所述第一金屬電極層電連接，所述負載的另一端通過所述第二連接導線與所述第二金屬電極層電連接。

6.一種主動式壓力傳感器的制備方法，用于制備權利要求1～5任一項所述的主動式壓力傳感器，其特征在于，包括：

提供一模具；

在所述模具中形成所述柔性有機介電層；所述柔性有機介電層在朝向所述第二金屬電極層的一側設置有多個凹槽結構；

從所述模具中取出所述柔性有機介電層，并分別在所述柔性有機介電層相對的兩側形成第一金屬電極層和第二金屬電極層。

7.根據權利要求6所述的主動式壓力傳感器的制備方法，其特征在于，在所述模具中形成所述柔性有機介電層，包括：

將以第一預設比例混合的液態高分子聚合物和固化劑的第一流體置入所述模具中；

固化所述第一流體，以形成柔性基底層；

將以第二預設比例混合的液態高分子聚合物和固化劑的第二流體置入所述模具中的柔性基底層的一側；

在所述第二流體中置入剛性固體，并固化所述第二流體；

將所述第二流體固化后的結構中的剛性固體剝離，以形成具有多個開口結構的柔性孔狀層；所述開口結構與所述柔性基底層構成所述凹槽結構。

8.根據權利要求7所述的主動式壓力傳感器的制備方法，其特征在于，所述剛性固體包括直徑為d的玻璃珠；

所述玻璃珠的直徑d的取值范圍為：0.3mm≤d≤0.8mm。

9.根據權利要求6所述的主動式壓力傳感器的制備方法，其特征在于，從所述模具中取出所述柔性有機介電層，并分別在所述柔性有機介電層相對的兩側形成第一金屬電極層和第二金屬電極層，包括：

在所述柔性有機介電層的第一側濺射沉積第一金屬薄膜，以形成第一金屬電極層；

在所述有機介電層的第二側濺射沉積第二金屬薄膜，以形成第二金屬電極層；所述第一側和所述第二側為所述柔性有機介電層相對的兩側；

或者，提供一金屬片；

切割或裁剪所述金屬片，以形成所述第一金屬電極層和所述第二金屬電極層；將所述柔性有機介電層固定于所述第一金屬電極層和所述第二金屬電極層之間。