一种可多组压力测量的纸基压力传感器及其制备方法技术

本发明专利技术涉及传感器领域，具体涉及一种可多组压力测量的纸基压力传感器及其制备方法。通过在在纸基表面上均匀且呈规律的设置方形碳膜，扩大外界可施加压力的数量，从而提高其工作效率。同时在每个方形碳膜上直接引出信号输出组件，信号输出组件可与外接测量仪器直接连接，无需转接。本发明专利技术具备制备工艺简单、与印刷电子线路兼容好、工作效率高，同时可以测量外界多组压力大小等优点。

A Paper-based Pressure Sensor for Multi-group Pressure Measurement and Its Preparation Method

The invention relates to the field of sensors, in particular to a paper-based pressure sensor capable of multi-group pressure measurement and a preparation method thereof. By setting square carbon film uniformly and regularly on the surface of paper base, the number of external pressures can be enlarged and the working efficiency can be improved. At the same time, the signal output module is directly introduced on each square carbon film. The signal output module can be directly connected with the external measuring instrument without any transfer. The invention has the advantages of simple preparation process, good compatibility with printed electronic circuits, high working efficiency, and the ability to measure the pressure of multiple groups outside.

【技术实现步骤摘要】
一种可多组压力测量的纸基压力传感器及其制备方法
本专利技术涉及传感器领域，具体涉及一种可多组压力测量的纸基压力传感器及其制备方法。
技术介绍
纸基压力传感器是一种以纸为基材、碳膜为敏感材料，将力信号转变为相应的电信号，主要用于各种力的测量。其在生物医疗、半导体器件、智能玩具以及智能包装等领域中有重要应用。随着柔性电子技术的发展以及电子器件的绿色、环保等要求，纸基压力传感器因表面微纳结构、低成本以及灵敏度高等特点而逐渐成为新的发展趋势，但目前其制备工艺复杂、与印刷电子线路兼容性差，且工作效率低，只能测量外界单一压力的大小。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种工作效率高，可以测量外界多组压力大小的可多组压力测量的纸基压力传感器及其制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可多组压力测量的纸基压力传感器，包括感应组件、支撑组件以及信号输出组件，所述信号输出组件设置在所述感应组件上，所述感应组件设置在所述支撑组件上，信号输出组件将感应组件的电信号进行输出；所述感应组件包括纸基，所述纸基上设置有多个方形碳膜，所述方形碳膜均匀设置在所述纸基上；所述支撑组件包括支撑座，所述支撑座上设置有空心区域，所述方形碳膜设置在所述空心区域正上方，且所述方形碳膜与所述空心区域一一对应。进一步，所述方形碳膜为石墨烯、碳纳米管以及石墨中的任意一种材料制成。进一步，所述支撑座为塑料、纸以及木头中的任意一种材料制成。进一步，所述支撑座上涂覆有胶水，所述纸基通过胶水与所述支撑座连接，所述方形碳膜悬空设置在所述空心区域正上方。进一步，所述纸基通过裁切、冲压或者激光切割工艺形成。进一步，所述信号输出组件包括银固定块和导线，所述银固定块设置在所述方形碳膜边缘上，所述导线一端与银固定块连接，另一端与外接测量仪器相连；所述银固定块为导电银浆。本专利技术还包括一种可多组压力测量的纸基压力传感器的制备方法，具体步骤包括：步骤一、通过裁切、冲压或者激光切割工艺将纸基和支撑座裁剪为指定尺寸的矩形形状，在纸基表面贴上呈规律排列的方形掩膜片，并在方形掩膜片上涂覆碳墨，对涂覆有碳墨的方形掩膜片放入烘箱内加热后，将纸基上额方形掩膜片取下，从而在纸基上制备出呈规律排列的方形碳膜；步骤二、将导电银浆用刷子在方形碳膜边缘处涂抹薄薄的一层，静止0-1小时待导电银浆未完全干透，将导线的一端放置于方形碳膜边缘处，再将其静置1-4小时待导电银浆干透形成银固定块；步骤三、在支撑座上切割出空心区域，将方形碳膜悬空置于空心区域上方，且方形碳膜与空心区域一一对应，用胶水把纸基与已切割出空心区域的支撑座进行粘连。进一步，步骤一中，将涂覆有碳墨的方形掩膜片放入烘箱内，所述碳墨的厚度为20-75000μm，且在烘箱内的100-300℃下加热0.5-6.5分钟。进一步，碳墨在使用前对其进行超声处理，处理时间为3-5min，超声处理完成后静置1-10min。进一步，步骤一中，将加工好的支撑座做表面平滑处理，然后再将基座以及支撑座依次置于酒精、清洗液中各超声清洗处理5min；取出基座以及支撑座后将两者置于烘箱中14-60℃烘烤3-15min使其完全干燥，取出后自然冷却至室温。本专利技术的有益效果：通过在在纸基表面上均匀且呈规律的设置方形碳膜，扩大外界可施加压力的数量，从而提高其工作效率。同时在每个方形碳膜上直接引出信号输出组件，信号输出组件可与外接测量仪器直接连接，无需转接。本专利技术具备制备工艺简单、与印刷电子线路兼容好、工作效率高，同时可以测量外界多组压力大小等优点。附图说明图1是本专利技术一种可多组压力测量的纸基压力传感器的结构组成示意图；图2是本专利技术一种可多组压力测量的纸基压力传感器的工作原理图。附图标记说明：1、纸基；2、方形碳膜；3、银固定块；4、导线；5、空心区域；6、支撑座；具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。参照图1-2所示，一种可多组压力测量的纸基1压力传感器，包括感应组件、支撑组件以及信号输出组件，所述信号输出组件设置在所述感应组件上，所述感应组件设置在所述支撑组件上，信号输出组件将感应组件的电信号进行输出；所述感应组件包括纸基1，所述纸基1上设置有多个方形碳膜2，所述方形碳膜2均匀设置在所述纸基1上，呈现出有规律的排列，使其可以同时对外界多组压力进行实时感应；所述支撑组件包括支撑座6，所述支撑座6上设置有空心区域5，所述方形碳膜2设置在所述空心区域5正上方，且所述方形碳膜2与所述空心区域5一一对应，支撑座6可以对感应组件与信号输出组件起支撑作用。感应组件是纸基1压力传感器感应外界物理信息的重要部分，当外界多组压力(F1到F6)同时施加于纸基1表面上按照规律排列的方形碳膜2时，由于相对应的空心区域5会使方形碳膜2悬空，造成碳膜表面会因受到压力而发生较大的弯曲变形，从而引起自身电阻值变化。这些电阻值变化产生的电信号会经过由银固定块3与导线4构成的信号输出部分，直接输出到外接测量仪器中，全部同时进行实时测量显示。通过在在纸基1表面上均匀且呈规律的设置方形碳膜2，扩大外界可施加压力的数量，从而提高其工作效率。同时在每个方形碳膜2上直接引出信号输出组件，信号输出组件可与外接测量仪器直接连接，无需转接。本专利技术具备制备工艺简单、与印刷电子线路兼容好、工作效率高，同时可以测量外界多组压力大小等优点所述方形碳膜2为石墨烯、碳纳米管以及石墨中的任意一种材料制成。所述支撑座6为塑料、纸以及木头中的任意一种材料制成。所述纸基可为一层、两层或多层；所述纸基可为相同或不同种类纸的组合。纸基可为一层、两层或多层，且所述纸基可为相同或不同种类纸的组合，一方面降低了传感器的制作成本，提高了传感器的环保等级且易回收；另一方面可有效提高传感器的灵敏度。所述支撑座6上涂覆有胶水，所述纸基1通过胶水与所述支撑座6连接，所述方形碳膜2悬空设置在所述空心区域5正上方。所述支撑座上设置导胶槽，所述导胶槽设置在相邻空心区域之间；所述导胶槽横截面为V型或者W型。导胶槽不仅可以将多余的胶水留在槽内，以免胶水溢出到空心区域或者纸基上堆积影响纸基的受力变形，降低传感器精度；另一方面，导胶槽使得涂胶更均匀，支撑座与纸基粘接效果更好。所述纸基1通过裁切、冲压或者激光切割工艺形成。所述信号输出组件包括银固定块3和导线4，所述银固定块3设置在所述方形碳膜2边缘上，所述导线4一端与银固定块3连接，另一端与外接测量仪器相连；所述银固定块3为导电银浆。每个方形碳膜2上直接引出两根导线4，可与外接测量仪器直接连接，实现电信号的实时输出，无需转接，兼容性好。本专利技术还包括一种可多组压力测量的纸基1压力传感器的制备方法，具体步骤包括：步骤一、通过裁切、冲压或者激光切割工艺将纸基1和支撑座6裁剪为指定尺寸的矩形形状，在纸基1表面贴上呈规律排列的方形掩膜片，并在方形掩膜片上涂覆碳墨，对涂覆有碳墨的方形掩膜片放入烘箱内加热后，将纸基1上额方形掩膜片取下，从而在纸基1上制备出呈规律排列的方形碳膜2；步骤二、将导电银浆用刷子在方形碳膜2边缘处涂抹薄薄的一层，静止0-1小时待导电银浆未完全干透，将导线4的一端放置于方形碳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可多组压力测量的纸基压力传感器，其特征在于，包括感应组件、支撑组件以及信号输出组件，所述信号输出组件设置在所述感应组件上，所述感应组件设置在所述支撑组件上，信号输出组件将感应组件的电信号进行输出；所述感应组件包括纸基，所述纸基上设置有多个方形碳膜，所述方形碳膜均匀设置在所述纸基上；所述支撑组件包括支撑座，所述支撑座上设置有空心区域，所述方形碳膜设置在所述空心区域正上方，且所述方形碳膜与所述空心区域一一对应。

【技术特征摘要】
1.一种可多组压力测量的纸基压力传感器，其特征在于，包括感应组件、支撑组件以及信号输出组件，所述信号输出组件设置在所述感应组件上，所述感应组件设置在所述支撑组件上，信号输出组件将感应组件的电信号进行输出；所述感应组件包括纸基，所述纸基上设置有多个方形碳膜，所述方形碳膜均匀设置在所述纸基上；所述支撑组件包括支撑座，所述支撑座上设置有空心区域，所述方形碳膜设置在所述空心区域正上方，且所述方形碳膜与所述空心区域一一对应。2.如权利要求1所述的可多组压力测量的纸基压力传感器，其特征在于，所述方形碳膜为石墨烯、碳纳米管以及石墨中的任意一种材料制成。3.如权利要求1所述的可多组压力测量的纸基压力传感器，其特征在于，所述支撑座为塑料、纸以及木头中的任意一种材料制成。4.如权利要求1所述的可多组压力测量的纸基压力传感器，其特征在于，所述支撑座上涂覆有胶水，所述纸基通过胶水与所述支撑座连接，所述方形碳膜悬空设置在所述空心区域正上方。5.如权利要求1所述的可多组压力测量的纸基压力传感器，其特征在于，所述纸基通过裁切、冲压或者激光切割工艺形成。6.如权利要求1所述的可多组压力测量的纸基压力传感器，其特征在于，所述信号输出组件包括银固定块和导线，所述银固定块设置在所述方形碳膜边缘上，所述导线一端与银固定块连接，另一端与外接测量仪器相连；所述银固定块为导电银浆。7.一种可多组压力测量的纸基压力传感器的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：步...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟荣安，潘鹏，马海波，刘新宇，汝长海，孙钰，
申请(专利权)人：江苏集萃微纳自动化系统与装备技术研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32