一种弹性电阻应变片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种弹性电阻应变片及其制备方法，该弹性电阻应变片的拉伸性能和应力变化一致度高，吸附性强，能够在增加应变片自身回弹性的同时，减小了漂移和误差，并且受温度的影响较小，具有更高的稳定性。该弹性电阻应变片包括：不导电高分子层和导电高分子层；其中，所述不导电高分子层由第一弹性高分子复合物材料制成；导电高分子层由第二弹性高分子复合物材料制成；所述第二弹性高分子复合物材料由第一弹性高分子复合物材料和导电填料制成；所述第一弹性高分子复合物材料为固化后能形成稳定表面的高分子复合物材料；所述导电高分子层固化于不导电高分子层的表面。

An elastic resistance strain gauge and its preparation method

The invention discloses an elastic resistance strain gauge and its preparation method. The elastic resistance strain gauge has high tensile property and stress change consistency, strong adsorbability, can increase the resilience of the strain sheet itself, reduces the drift and error, and is less affected by the temperature, and has higher stability. The elastic resistance strain gauge includes the non conducting polymer layer and the conductive polymer layer, in which the non conductive polymer layer is made of the first elastic polymer composite material; the conductive polymer layer is made of second elastic polymer composite material; the second elastic polymer composite material is complex by the first elastic polymer. It is made of compound material and conductive filler, and the first elastic polymer composite material is a polymer composite material that can form a stable surface after curing, and the conductive polymer layer is solidified on the surface of the non conductive polymer layer.

【技术实现步骤摘要】
一种弹性电阻应变片及其制备方法
本专利技术涉及电阻应变传感测量
，尤其涉及一种弹性电阻应变片及其制备方法。
技术介绍
电阻应变片是一种常见的传感元件。电阻应变片受到的拉力、压力、扭矩、位移、加速度、温度等物理量发生变化时，其电阻的也会产生相应的变化，通过对其电阻的测量和输出，从而能够获得相应的物理量的测量值。现有技术中常见的电阻应变片有金属应变片和半导体应变片。金属应变片是由康铜丝或镍铬丝绕成栅状，或用很薄的金属箔蚀刻成栅状夹在两层绝缘薄片中制成，再用镀银铜线与应变片丝栅连接作为电阻片引线，通过金属丝产生形变导致的电阻值的变化来检测应力的大小。半导体应变片是利用单晶硅的压阻效应制成的一种敏感元件，通过半导体材料产生形变而导致电阻率变化来检测应变片所受的压力、拉力等物理量。金属应变片由于其成本较低，体积小、质量轻，广泛应用于称重领域，但存在灵敏度较低、机械滞后性较大的缺点。半导体应变片的精度、灵敏度比金属应变片高，可广泛应用于飞机、车辆、船舶等设备机械量测量，但存在温度稳定性差、较大的应力作用下非线性误差大、机械强度低等缺点。申请公布号为CN102506693A的中国专利技术专利申请公开了一种基于石墨烯的应变测量或运动传感装置，其在柔性绝缘的基底上结合有一层或多层石墨烯薄膜层来检测应力变化。该方案通过贴附的方式将石墨烯薄膜层结合在基底上，由于柔性绝缘基底与石墨烯薄膜层的拉伸性能和应力变化差异明显，不仅存在形变量差异导致的测量结果准确度低的问题，而且整个装置的测量范围受限于形变量更小的石墨烯层。申请公布号为CN104538088A的中国专利技术专利申请公开了一种高拉伸导电弹性体，虽然其通过在弹性体表面采用表面修饰技术引入芳香性基团来使弹性体表面与石墨烯导电层紧密结合，但紧密贴合并不能从根本上消除二者拉伸性能和应力变化的差异，也无法扩大导电层的形变量范围。并且，由于石墨烯导电层的不稳定、形变量范围较小，上述方案均受应用环境温度影响较大，存在测量结果漂移且误差较大等技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的之一至少在于，针对如何克服上述现有技术存在的问题，提供一种弹性电阻应变片及其制备方法，该弹性电阻应变片的拉伸性能和应力变化一致度高，吸附性强，能够在增加应变片自身回弹性的同时，减小了漂移和误差，并且受温度的影响较小，具有更高的稳定性，可以作为弹性可拉伸电子器件的基础材料，广泛应用在医疗卫生、智能穿戴上。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案包括以下各方面。一种弹性电阻应变片，其包括：不导电高分子层和导电高分子层，所述导电高分子层位于不导电高分子层的表面。其中，所述不导电高分子层由第一弹性高分子复合物材料制成；导电高分子层由第二弹性高分子复合物材料制成；所述第二弹性高分子复合物材料由第一弹性高分子复合物材料和导电填料制成；优选的，所述第一弹性高分子复合物材料、第二弹性高分子复合物材料为固化后能形成稳定表面且拉伸比为100％～500％的高分子复合物材料。优选的，所述第一弹性高分子复合物材料为硅胶或橡胶。优选的，所述第二弹性高分子复合物材料由质量分数为70％～99.5％的第一弹性高分子复合物材料和质量分数为0.5％～30％的导电填料制成。优选的，所述导电填料包括炭系导电填料和/或金属系导电填料；其中，所述炭系导电填料包括炭黑、乙炔炭黑、石墨、碳纳米管、碳纤维中的一种或多种，所述金属系导电填料包括金粉、银粉、铜粉、铝粉、镍粉中的一种或多种。优选的，所述第二弹性高分子复合物材料由质量分数为82％～90％的第一弹性高分子复合物材料和质量分数为10％～18％的炭黑或碳纳米管制成。优选的，所述导电高分子层的厚度为1um～100um，不导电高分子层的厚度为0.3mm～2mm。优选的，所述导电高分子层的表面还设置有一保护层，该保护层为PET膜、PU膜或第一弹性高分子复合材料。一种弹性电阻应变片的制备方法，其包括：制备液态的第一弹性高分子复合物材料；将液态的第一弹性高分子复合物材料注入第一模具中，加热、固化第一弹性高分子复合物材料，以形成不导电高分子层；制备液态的第二弹性高分子复合物材料；将液态的第二弹性高分子复合物材料平铺于固化后的不导电高分子层上，加热、固化第二弹性高分子复合物材料，以形成导电高分子层并固化于不导电高分子层的表面。优选的，所述第二弹性高分子复合物材料由质量分数为70％～99.5％的第一弹性高分子复合物材料和质量分数为0.5％～30％的导电填料制成。优选的，所述导电填料包括所述导电填料包括炭系导电填料和/或金属系导电填料；其中，所述炭系导电填料包括炭黑、乙炔炭黑、石墨、碳纳米管、碳纤维中的一种或多种，所述金属系导电填料包括金粉、银粉、铜粉、铝粉、镍粉中的一种或多种。优选的，所述第二弹性高分子复合物材料还包括0.5％～5％作为分散剂的二氧化硅或三氧化二铝。优选的，将液态的第二弹性高分子复合物材料通过第二模具平铺于固化后的不导电高分子层上，加热、固化第二弹性高分子复合物材料，以形成导电高分子层并固化于不导电高分子层的表面；优选的，所述第二模具采用与预设的导电高分子层相对应的形状，以形成预设形状的导电高分子层。优选的，将液态的第二弹性高分子复合物材料平铺于固化后的不导电高分子层上，加热、固化第二弹性高分子复合物材料，再通过切割的方式获得所需的形状。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术至少具有以下有益效果：通过在不导电高分子层上固化形成导电高分子层，使得导电高分子层和不导电高分子层的拉伸性能和应力变化一致度高，增加了应变片自身的回弹性，减小了漂移和误差；不导电高分子层采用弹性高分子复合物材料制成，能够检测相对于应变片敏感尺寸较大的形变量，且误差较小；同时所采用的高分子复合物材料受温度的影响较小，吸附性强，具有更高的稳定性，便于应用在医疗卫生、智能穿戴等新兴领域。附图说明图1是根据本专利技术实施例的弹性电阻应变片的剖面图。图2是根据本专利技术实施例的弹性电阻应变片，其不导电高分子层和导电高分子层均设置为圆形。图3是根据本专利技术实施例的弹性电阻应变片，其不导电高分子层设置为矩形，导电高分子层均设置为长条形。图4是根据本专利技术实施例的弹性电阻应变片，其导电高分子层设置为U结构。图5是根据本专利技术实施例的弹性电阻应变片，其导电高分子层设置为多个U形相连接的结构。图6是根据本专利技术实施例的弹性电阻应变片，其导电高分子层设置有导线连接点。图7是根据本专利技术实施例的弹性电阻应变片的制备方法的流程图。具体实施方式下面结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明，以使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。图1示出了根据本专利技术一实施例的弹性电阻应变片的剖面图。该实施例的弹性电阻应变片包括不导电高分子层和导电高分子层。其中，所述不导电高分子层由第一弹性高分子复合物材料制成；导电高分子层由第二弹性高分子复合物材料制成；所述第二弹性高分子复合物材料由第一弹性高分子复合物材料和导电填料制成；所述第一弹性高分子复合物材料为固化后能形成稳定表面且拉伸比为100％～500％的高分子复合物材料；所述导电高分子层固化于不导电高分子层的表面。在本专利技术中，不导电高分子层作为导电高分子层的基底，两者紧密本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种弹性电阻应变片，其特征在于，包括：不导电高分子层和导电高分子层，所述导电高分子层位于不导电高分子层的表面；其中，所述不导电高分子层由第一弹性高分子复合物材料制成；导电高分子层由第二弹性高分子复合物材料制成；所述第二弹性高分子复合物材料由第一弹性高分子复合物材料和导电填料制成。

【技术特征摘要】
1.一种弹性电阻应变片，其特征在于，包括：不导电高分子层和导电高分子层，所述导电高分子层位于不导电高分子层的表面；其中，所述不导电高分子层由第一弹性高分子复合物材料制成；导电高分子层由第二弹性高分子复合物材料制成；所述第二弹性高分子复合物材料由第一弹性高分子复合物材料和导电填料制成。2.根据权利要求1所述的弹性电阻应变片，其特征在于，所述第一弹性高分子复合物材料、第二弹性高分子复合物材料均为固化后能形成稳定表面且拉伸比为100％～500％的高分子复合物材料。3.根据权利要求1或2所述的弹性电阻应变片，其特征在于，所述第一弹性高分子复合物材料为硅胶或橡胶。4.根据权利要求1或2所述的弹性电阻应变片，其特征在于，所述第二弹性高分子复合物材料由质量分数为70％～99.5％的第一弹性高分子复合物材料和质量分数为0.5％～30％的导电填料制成；其中，所述导电填料包括所述导电填料包括炭系导电填料和/或金属系导电填料；所述炭系导电填料包括炭黑、乙炔炭黑、石墨、碳纳米管、碳纤维中的一种或多种，所述金属系导电填料包括金粉、银粉、铜粉、铝粉、镍粉中的一种或多种。5.根据权利要求4所述的弹性电阻应变片，其特征在于，所述第二弹性高分子复合物材料由质量分数为82％～90％的第一弹性高分子复合物材料和质量分数为10％～18％的炭黑或碳纳米管制成。6.根据权利要求1至5中任一项所述的弹性电阻应变片，其特征在于，所述导电高分子层的厚度为1um～100um，不导电高分子层的厚度为0.3mm～2mm。7.根据权利要求1至5中任一项所述的弹性电阻应变片，其特征在于，所述导电高分子层的表面还设置有一保护层，该保护层为PET膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨泽宇，郭仪，杨柏超，高莉，
申请(专利权)人：成都柔电云科科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51