[發明專利]一種用于生產PDMS—GR聚合物薄膜壓阻式柔性壓力傳感器的制作工藝及其產品

有效

• 申請號: 202110486478.X
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113176020B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 章城;林海垅;魏國
• 申請（專利權）人: 溫州大學
• 主分類號: G01L1/18
• 分類號: G01L1/18
• 代理公司: 溫州匠心專利代理事務所(特殊普通合伙) 33279
• 代理人: 詹曉東

本發明提出了一種用于生產PDMS—GR聚合物薄膜壓阻式柔性壓力傳感器的制作工藝，步驟如下：步驟一，將PDMS—GR聚合物超薄薄膜相對所述微結構的另一側朝下置于玻璃載片上，避開邊緣部分以矩形裁取中間部分的薄膜并將其卷起；步驟二，取石墨烯納米片質量百分比為23wt%?27wt%的PDMS—GR聚合物混合液置于耐熱容器中；步驟三，將步驟一中制作的薄膜卷按需求自由排列，置于步驟二所述聚合物混合液中；步驟四，將容器放進烘箱45?50℃保溫3?4h，后將溫度提升到80?85℃固化3?4h，待PDMS—GR聚合物固化后生成基板，將2片基板以一級壓敏層接觸組裝傳感器。通過采用上述技術方案，使用的原材料普通，制備過程簡單，簡化了制作步驟，縮短了制作周期，可以實現大批量的生產。

技術領域

本發明涉及傳感器領域，具體涉及一種用于生產PDMS—GR聚合物薄膜壓阻式柔性壓力傳感器的制作工藝及其產品。

背景技術

柔性壓力傳感器是建立在可彎曲或可延展基底上的可用于檢測兩個接觸面之間表面作用力大小的電子元器件。因為其具有較強柔韌性、貼合人體性能較好、結構簡單且重量輕等特點，使得柔性壓力傳感器在人體健康監測、醫療器械、柔性電子皮膚、柔性觸摸屏和可穿戴電子產品等領域具有非常好的應用前景，在健康監測領域，柔性傳感器可以貼合人體的各個部位，實現各種人體參數的監測從而方便醫學工作者根據平時的數據來分析病人的健康情況。

常見的柔性傳感器有壓阻式、電容式和壓電式。其中壓阻式柔性壓力傳感器具有結構簡單、集成和輸出數據容易等優點是目前研究最為廣泛的一種柔性壓力傳感器之一。壓阻式柔性壓力傳感器通常包括基底、壓敏層和電極三個部分。其中壓敏層是壓阻式傳感器最重要的部分，壓敏層的壓阻特性、導電能力等性能直接決定著傳感器的傳感性能。

發明內容

基于上述問題，本發明目的在于提供一種高靈敏、低成本的PDMS—PS聚合物電介質的電容式柔性壓力傳感器及其制作工藝。

針對以上問題，提供了如下技術方案：一種用于生產PDMS—GR聚合物薄膜壓阻式柔性壓力傳感器的制作工藝，步驟如下：

步驟一，將PDMS—GR聚合物超薄薄膜相對所述微結構的另一側朝下置于玻璃載片上，避開邊緣部分以矩形裁取中間部分的薄膜并將其卷起；

步驟二，取石墨烯納米片質量百分比為23wt%-27wt%的PDMS—GR聚合物混合液置于耐熱容器中；

步驟三，將步驟一中制作的薄膜卷按需求自由排列，置于步驟二所述聚合物混合液中；

步驟四，將容器放進烘箱45-50℃保溫3-4h，后將溫度提升到80-85℃固化3-4h，待PDMS—GR聚合物固化后生成基板，將2片基板以一級壓敏層接觸組裝傳感器。

本發明的有益效果：本發明將壓敏層和基底結合起來，使用導電聚合物既有導電性且還擁有優異力學性能的特點，以導電滲流理論作為指導理論結合微結構提升了傳感器靈敏度，同時基底層即是壓敏層，無需分別制備基底與壓敏層，簡化了制作步驟，縮短了制作周期，靈敏度和測量范圍隨著傳感器的幾何尺寸變化成非線性改變，可以實現可裁剪的柔性壓阻式壓力傳感器，適用性更廣，組裝簡單。

一種用于生產PDMS—GR聚合物超薄薄膜的制作工藝，步驟如下：

步驟一，每2g石墨烯納米片量取100ml無水乙醇將其混合，使用超聲波分散器在600W功率下超聲分散3-4h使石墨烯納米片在乙醇中均勻分散形成分散液；

步驟二，每2g石墨烯納米片稱量10gPDMS主劑并預熱至80℃，將其混入上一步驟分散好的無水乙醇和石墨烯納米片分散液中，并保持80℃或以上溫度，超聲并攪拌直至無水乙醇完全揮發；

步驟三，取去離子水制備飽和NaCl溶液并量取10wt%PDMS主劑的固化劑加入上一步混合的PDMS—GR混合液中，攪拌均勻后置于真空箱中進行消泡處理；