一种大量程高灵敏度柔性应变传感器及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种大量程高灵敏度柔性应变传感器及其制备方法，本发明专利技术的传感器包括电阻敏感元件和导电硅胶，所述导电硅胶包裹在电阻敏感元件外部。所述导电硅胶下表面设有粘贴层。所述粘贴层为热熔胶层。所述电阻敏感元件可以采用金属片，所述金属片表面开有多个长槽，且所述金属片两端开有多个贯通上下表面的通孔，所述导电硅胶下表面还设有热熔胶粘贴层。本发明专利技术结合了灵敏度高的电阻敏感元件和测量范围大的导电硅胶的优点，测值范围大且精度高，同时其制备方法简单，通过热熔胶可以将本发明专利技术的柔性应变传感器通过热压发稳固的黏贴在衣物上，使柔性应变传感器可穿戴，应用范围广，不易脱落，可长久使用。

【技术实现步骤摘要】
一种大量程高灵敏度柔性应变传感器及其制备方法
本专利技术涉及传感器领域，具体涉及一种大量程高灵敏度柔性应变传感器及其制备方法。
技术介绍
近年来，可穿戴电子设备发展快速，成为下一代电子产品开发的重要趋势。作为可穿戴电子设备的重要分支，可穿戴应变传感器应具有一定机械柔性、贴合性以及高可拉伸性、高灵敏度、快速响应性、高耐久性等特点以实现其可穿戴的特性以及其在个体医疗、运动检测、人机互动、虚拟现实娱乐技术等方面的广阔应用。而传统基于半导体或金属箔的应变传感器通常为刚性且灵敏度低，无法满足可穿戴应变传感器的要求。目前报道的制备柔性应变传感器件的技术方法主要包括两类：1、对高性能的传统金属材料进行结构配置的优化；2、开发新型柔性导电材料如有机电子材料、金属纳米材料、纳米碳材料及复合弹性电子材料等。单纯的金属制得的应变传感器有着精度高的优点和量程小以及不具有柔性的缺点，一般的导电柔性材料制得的柔性应变传感器量程范围大，在低量程时精度却不尽如意，而在实际应用中，往往对传感器的精确度和测值范围同时有一定的要求，如何制备量程大且灵敏度高的柔性传感器是目前研究的主要难点。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种大量程高灵敏度柔性应变传感器及其制备方法。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种大量程高灵敏度柔性应变传感器的制备方法，包括以下步骤：步骤S1、制备导电硅胶：将硅胶和导电成分按预设比例混合均匀，得到导电硅胶；步骤S2、将导电硅胶涂在电阻敏感元件的外部，使导电硅胶完全包裹电阻敏感元件，所述电阻敏感元件因弯曲变形不同电阻不同。进一步的，所述步骤S2后还包括以下步骤：步骤S3、在导电硅胶的下表面涂上粘贴层。进一步的，所述步骤S3中，所述粘贴层为热熔胶层。进一步的，所述步骤S1中，所述电阻敏感元件为金属片，所述金属片表面开有多个长槽，且所述金属片两端开有多个贯通上下表面的通孔，相邻长槽之间的间距相等，且所有长槽的长度均相等。进一步的，所述步骤S1中，所述金属片为长条形，所述长槽垂直于金属片的长边，且长槽的长度不大于金属片的宽度。一种大量程高灵敏度柔性应变传感器，包括电阻敏感元件和导电硅胶，所述导电硅胶包裹在电阻敏感元件外部。进一步的，所述导电硅胶下表面设有粘贴层。进一步的，所述粘贴层为热熔胶层。进一步的，所述电阻敏感元件为金属片，所述金属片表面开有多个长槽，且所述金属片两端开有多个贯通上下表面的通孔。进一步的，所述金属片为长条形，所述长槽垂直于金属片的长边，且所述长槽的长度不大于金属片的宽度。本专利技术的有益效果为：本专利技术结合了灵敏度高的电阻敏感元件和测量范围大的导电硅胶的优点，在传感器形变较小时，使用灵敏度高的电阻敏感元件测得的数据更为准确；当形变较大并超出了电阻敏感元件的测量范围时，使用量程较大的导电硅胶来测量数据。本专利技术的柔性应变传感器具有测值范围大，精度高的优点，同时其制备方法简单，通过热熔胶可以将本专利技术的柔性应变传感器通过热压发稳固的黏贴在衣物上，使柔性应变传感器可穿戴，应用范围广，不易脱落，可长久使用。附图说明图1为金属片的俯视示意图；图2为本专利技术的纵向剖面示意图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：1、电阻敏感元件；2、导电硅胶；3、长槽；4、通孔；5、粘贴层具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。一种大量程高灵敏度柔性应变传感器的制备方法，包括以下步骤：步骤S1、制备导电硅胶：将硅胶和导电成分按预设比例混合均匀，得到导电硅胶；步骤S2、将导电硅胶涂在电阻敏感元件的外部，使导电硅胶完全包裹电阻敏感元件，所述电阻敏感元件因弯曲变形不同电阻不同。所述步骤S2后还包括以下步骤：步骤S3、在导电硅胶的下表面涂上粘贴层。所述步骤S3中，所述粘贴层为热熔胶层。所述步骤S1中，所述电阻敏感元件为金属片，所述金属片表面开有多个长槽，且所述金属片两端开有多个贯通上下表面的通孔，相邻长槽之间的间距相等，且所有长槽的长度均相等。所述步骤S1中，所述金属片为长条形，所述长槽垂直于金属片的长边，且所述长槽的长度不大于金属片的宽度。如图1和图2所示，一种大量程高灵敏度柔性应变传感器，包括电阻敏感元件1和导电硅胶2，所述导电硅胶2包裹在电阻敏感元件1外部，所述电阻敏感元件因弯曲变形不同电阻不同。本实施例中，所述导电硅胶2下表面设有粘贴层5。本实施例中，所述粘贴层5为热熔胶层。本实施例中，所述电阻敏感元件1为金属片，所述金属片表面开有多个长槽3，且所述长槽3为微细长槽，且所述金属片两端开有多个贯通上下表面的通孔，相邻长槽3之间的间距相等，且所有长槽3的长度均相等。本实施例中，所述金属片为长条形，所述长槽3垂直于金属片的长边，且所述长槽3的长度不大于金属片的宽度。本专利技术的传感器的工作原理为：本专利技术包括高灵敏度的电阻敏感元件和形变范围大的导电硅胶，本实施例中，所述电阻敏感元件为金属片，且所述金属片两端开有多个贯通上下表面的通孔，由于金属片表面两端开有多个通孔，导电硅胶包裹金属片时会填充到通孔内，使导电硅胶和金属片的位置相对固定，可以保证金属片在受到应力作用下能够产生形变而不与外层的导电硅胶发生相对位移。本实施例中，所述电阻敏感元件1为金属片，且金属片上设置有多个微细长槽，使得金属片在受到应力作用时产生形变，长槽中间的空隙由于金属片形变量的增加而越来越大，从而导致整个金属片电阻的增大，因此这种结构特点的金属片具有高灵敏度的特点。当形变量增加到一定程度时，长槽中间的空隙过大以至于电阻接近无穷大，则无法通过电阻值对形变量进行测量，即超出了金属片量程，此时传感器采用测量范围大的导电硅胶来完成测量。在柔性应变传感器受到较小应变时，电阻敏感元件比导电硅胶更为敏感，相同形变量下电阻敏感元件电阻变化比导电硅胶更明显，可测得更为准确的应变数据，使柔性应变传感器有着较高的灵敏度，在柔性应变传感器受到较大应变时，因包覆在导电硅胶内的电阻敏感元件已超过量程范围，导电硅胶因形变而测量得到的电阻变化更为准确，此时通过导电硅胶的电阻变化测得对应的应变数据。本专利技术结合了灵敏度高的电阻敏感元件和测量范围大的导电硅胶的优点，在传感器形变较小时，使用灵敏度高的电阻敏感元件测得的数据更为准确；当形变较大并超出了电阻敏感元件的测量范围时，使用量程较大的导电硅胶来测量数据。本专利技术的柔性应变传感器具有测值范围大，精度高的优点，同时其制备方法简单，通过热熔胶可以将本专利技术的柔性应变传感器通过热压发稳固的黏贴在衣物上，使柔性应变传感器可穿戴，应用范围广，不易脱落，可长久使用。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大量程高灵敏度柔性应变传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、制备导电硅胶：将硅胶和导电成分按预设比例混合均匀，得到导电硅胶；步骤S2、将导电硅胶涂在电阻敏感元件的外部，使导电硅胶完全包裹电阻敏感元件，所述电阻敏感元件因弯曲变形不同电阻不同。

【技术特征摘要】
1.一种大量程高灵敏度柔性应变传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、制备导电硅胶：将硅胶和导电成分按预设比例混合均匀，得到导电硅胶；步骤S2、将导电硅胶涂在电阻敏感元件的外部，使导电硅胶完全包裹电阻敏感元件，所述电阻敏感元件因弯曲变形不同电阻不同。2.根据权利要求1所述的大量程高灵敏度柔性应变传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤S2后还包括以下步骤：步骤S3、在导电硅胶的下表面涂上粘贴层。3.根据权利要求2所述的大量程高灵敏度柔性应变传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述粘贴层为热熔胶层。4.根据权利要求1所述的大量程高灵敏度柔性应变传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述电阻敏感元件为金属片，所述金属片表面开有多个长槽，且所述金属片两端开有多个贯通上下表面的通孔。5.根据权利要求4所述的大量程高灵敏度柔性应变传感器的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅顺齐，谭捷，龚云琪，邹可权，董雅婕，李臻，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42