[發明專利]一種柔性陣列式濕度壓力傳感器及其制備工藝

有效

• 申請號: 202210366550.X
• 申請日: 2022-04-08
• 公開（公告）號: CN114858339B
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發明（設計）人: 李輝;唐舞陽;張云帆;申勝男
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01L9/12
• 分類號: G01L9/12;G01N27/22;A61B5/024;B41M5/00
• 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: 楊宏偉

1.一種基于噴墨打印技術的柔性陣列式濕度壓力傳感器，其特征在于，從下到上依次包含：

柔性基底，采用可彎曲的生物相容性材料，柔性基底上分為濕度傳感區域和壓力傳感區域，所述濕度傳感區域至少設有一個濕度傳感單元，所述壓力傳感區域設有多個壓力傳感單元；

下層電路，使用噴墨打印技術打印在柔性基底上，每個傳感單元均包括一個電容底極板和與該電容底極板相連的電感線圈；

絕緣層，采用具有介電性能的柔性絕緣材料覆蓋于整個下層電路上，并且露出每個電感線圈的引線頭；

吸水層，設于濕度傳感區域的絕緣層上能夠吸水膨脹用于感濕的柔性高分子薄膜；

上層電路，包括使用噴墨打印技術分別打印在吸水層和壓力傳感區域絕緣層上每個傳感單元的電容頂極板以及與相應電容頂極板相連的連接引線，并使得連接引線與相應傳感單元的電感線圈電連通，所述濕度傳感區域的電容頂極板上設有便于吸濕和蒸發的大量微孔；

柔性保護層，覆蓋于上層電路上，用于保護上層電路，所述濕度傳感區域的柔性保護層上設有與該區域電容頂極板對應的濕敏窗口；

濕度傳感區域每個傳感單元的電容底極板、絕緣層、吸水層及電容頂級板一起構成平板濕敏電容，平板濕敏電容和濕度傳感區域的電感線圈一起構成濕度LC諧振電路；

壓力傳感區域每個傳感單元的電容底極板、絕緣層、吸水層及電容頂級板一起構成平板壓敏電容，平板壓敏電容和壓力傳感區域的電感線圈一起構成壓力LC諧振電路；

通過選擇諧振電路的參數，使得在各自測量量程內每個傳感單元的LC諧振電路的諧振頻率錯開。

2.根據權利要求1所述的柔性陣列式濕度壓力傳感器，其特征在于：所述濕度傳感區域設有一個傳感單元，所述壓力傳感區域設有兩個傳感單元。

3.根據權利要求1所述的柔性陣列式濕度壓力傳感器，其特征在于：所述柔性基底的厚度為50-100μm，材料為具有良好生物相容性的聚亞酰胺；所述絕緣層厚度為300-500nm，材料為具有良好介電性能的聚二甲基硅氧烷。

4.根據權利要求1所述的柔性陣列式濕度壓力傳感器，其特征在于：所述吸水層厚度為180-360nm，材料為具有良好黏著性和吸水性的聚乙烯醇。

5.根據權利要求1所述的柔性陣列式濕度壓力傳感器，其特征在于：所述上層電路和下層電路均使用納米銀墨水打印。

6.根據權利要求1所述的柔性陣列式濕度壓力傳感器，其特征在于：所述濕度傳感區域的電容頂極板為陣列式網孔電極，網孔構成便于吸濕和蒸發的大量微孔，在靠近與其電感線圈相連一端預留有一定寬度的非開孔區域。

7.根據權利要求1所述的柔性陣列式濕度壓力傳感器，其特征在于：所述上層電路和下層電路的厚度均為100-300nm。

8.根據權利要求6所述的柔性陣列式濕度壓力傳感器，其特征在于：所述柔性保護層為聚亞酰胺或聚二甲基硅氧烷。