The invention provides a flexible capacitive pressure sensor. The flexible capacitive pressure sensor comprises an upper electrode, a lower electrode and a composite dielectric layer sandwiched between the upper electrode and the lower electrode. The composite dielectric layer comprises a first structural layer connected with the upper electrode and a second junction connected with the lower electrode. The structure layer and the deformable layer arranged between the first structure layer and the second structure layer; the deformable layer has a topological structure. Compared with the existing technology, the present invention proposes a capacitive pressure sensor structure based on 3D printing technology, which can accurately control the size and distribution of the holes in the pressure sensitive material, thereby improving the dynamic range and linearity of the sensor. The setting of the deformable structure of the composite dielectric layer also makes full use of the characteristics of dielectric strain effect. The sensitivity of the sensor can be further improved by increasing the dielectric strain coefficient of the dielectric material.
【技术实现步骤摘要】
一种柔性电容式压力传感器及其制备方法
本专利技术涉及微电子
,特别地涉及一种柔性电容式压力传感器及其制备方法。
技术介绍
目前,越来越多的特殊信号和特殊环境要求传感器具有透明、柔韧、延展、可自由弯曲甚至折叠、便于携带、可穿戴等特性。因此,研制高性能、低成本的柔性压力传感器具有十分广阔的应用前景。从敏感机制上看,目前报导出的柔性压力传感器的类型主要可以分为电阻式压力传感器和电容式压力传感器两种。从结构设计上看,这两种类型的柔性压力传感器的结构非常类似,一般都包含两层柔性电极和一层柔性压敏材料。对于电阻式柔性压力传感器,柔性压敏材料通常是一些多孔复合聚合物材料,主要包含两部分:柔性基底和增敏材料。它的制备方法主要是在柔性基底材料中掺入一定量导电的纳米颗粒或纳米线。在压力的作用下,压敏材料的电阻率和厚度发生改变,导致两个柔性电极之间的电阻值变化。通过测量器件的电阻值可以推断结构所承受的压力。电阻式柔性压力传感器的优点主要是灵敏度高,器件的制备和表征比较方便,但是,这种类型的压力传感器不适合低功耗应用。对于柔性电容式传感器,压力作用下压敏电介质受压发生形变,电容值发生变化。电容变化的因素包括两个方面:一方面,压力作用使电容的极板间距发生变化。另一方面,压力的作用使电介质的介电常数发生变化。从宏观的角度来说,压力的作用使电介质中的空气被挤压,电介质层中的固体电介质与空气的比率发生改变,电介质的介电常数发生变化。从微观的角度来说,压力的作用会使固态电介质的形态发生变化,而电介质的形态与价电子的运动密切相关。价电子的运动在很大程度上直接和间接地决定了电介质的几何性 ...
【技术保护点】
1.一种柔性电容式压力传感器,其特征在于,所述柔性电容式压力传感器包括上电极、下电极,夹设于上电极和下电极之间的复合电介质层,其中,复合电介质层包括与所述上电极连接的第一结构层、与所述下电极连接的第二结构层、以及设置在第一结构层和第二结构层之间的可形变层;所述可形变层具有拓扑结构。
【技术特征摘要】
1.一种柔性电容式压力传感器,其特征在于,所述柔性电容式压力传感器包括上电极、下电极,夹设于上电极和下电极之间的复合电介质层,其中,复合电介质层包括与所述上电极连接的第一结构层、与所述下电极连接的第二结构层、以及设置在第一结构层和第二结构层之间的可形变层;所述可形变层具有拓扑结构。2.根据权利要求1所述的柔性电容式压力传感器,其特征在于,所述拓扑结构包括并联的多列可形变部,该可形变部被构造成由多个空心柱体沿其截面中心轴线方向堆叠形成。3.根据权利要求2所述的柔性电容式压力传感器,其特征在于,所述空心柱体的数量至少为两个;所述空心柱体的截面形状为方形、圆形或者多边形。4.根据权利要求1所述的柔性电容式压力传感器,其特征在于,所述上电极和所述下电极均为柔性平面板。5.根据权利要求4所述的柔性电容式压力传感器,其特征在于,所述第一结构层为与所述上电极相对应的柔性平面板,所述第二结构层为与所述下电极相对应的柔性平面板。6.一种柔性电容式压力传感器的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括:准备所述柔性电容式压力传感器的制作模具,所述模具包括上模具及与上模具相组配的下模具,所述上模具包括多个间隔设置的第一柱体及围绕第一柱体的第一腔体,所述下模具包括多个间隔设置的第二柱...
【专利技术属性】
技术研发人员:余辉洋,于许可,李义丰,
申请(专利权)人:南京工业大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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