一种电阻式高灵敏柔性压力传感器件制造技术

本发明专利技术提供了一种电阻式高灵敏柔性压力传感器件，包括叠层设置的第一柔性薄膜基底、压敏层、环形电极层和第二柔性薄膜基底，其中，所述压敏层位于所述第一柔性薄膜基底、环形电极层之间，所述环形电极层位于所述压敏层、第二柔性薄膜基底之间，所述环形电极层包括环形电极和电极引出端，所述环形电极与所述电极引出端连接，所述第一柔性薄膜基底与所述第二柔性薄膜基底通过粘性材料封装，所述压敏层包括位于同一平面的外圈压敏层和内圈压敏层，所述外圈压敏层的直径大于所述内圈压敏层，所述内圈压敏层的表面电阻大于所述外圈压敏层的表面电阻。本发明专利技术的有益效果是：兼具较高灵敏度与量程输出曲线无突变。

A Resistive Flexible Pressure Sensor with High Sensitivity

【技术实现步骤摘要】
一种电阻式高灵敏柔性压力传感器件
本专利技术涉及传感器件，尤其涉及一种电阻式高灵敏柔性压力传感器件。
技术介绍
柔性电子器件是将有机和或无机材料电子器件制作在柔性或可延展基板上的新型电子技术，相比传统电子，柔性电子本身可发生一定程度上的形变，以满足特殊工作环境的要求，具备一定的灵活性。传感器作为一种能够将被测信号按照一定规律转换为电信号并输出的装置，被广泛应用于航天、船舶、医疗、军事等领域，而柔性传感器能够既保留传感器的基本性能，同时器件能够在一定范围内保持柔性。随着新技术革命的到来，世界开始进入信息时代，高灵敏柔性压力传感器能够作为一种消费电子，可将压力信号实时采集、记录，实现人机交互。目前现有的柔性薄膜压力传感器中，大部分基于外力作用下，叉指电极与压敏层接触程度，输出相应的可测量电阻，实现传感功能。这类传感器两个问题：一、灵敏度与量程调控难以兼容：通过降低压敏层表面电阻提升传感器敏感度，会导致极限输出电阻降低，有效量程过小；反之提升压敏层表面电阻，能够提升传感器的量程，但会大幅牺牲测量灵敏度。二、诸多应用场景中，传感器受力载荷是由中心开始向四周扩散，而传统的叉指图案电极，在中心部位电极间距小（或电极密度大），即在轻度按压下，中心区电极与压敏材料发生接触，输出电阻就会出现急剧降低，从而导致输出存在突变问题。因此，如何获得一个兼具较高灵敏度与量程输出曲线无突变的柔性压力传感器是目前亟待解决的技术难点。
技术实现思路
为了解决现有技术中的问题，本专利技术提供了一种电阻式高灵敏柔性压力传感器件。本专利技术提供了一种电阻式高灵敏柔性压力传感器件，包括叠层设置的第一柔性薄膜基底、压敏层、环形电极层和第二柔性薄膜基底，其中，所述压敏层位于所述第一柔性薄膜基底、环形电极层之间，所述环形电极层位于所述压敏层、第二柔性薄膜基底之间，所述环形电极层包括环形电极和电极引出端，所述环形电极与所述电极引出端连接，所述第一柔性薄膜基底与所述第二柔性薄膜基底通过粘性材料封装，所述压敏层包括位于同一平面的外圈压敏层和内圈压敏层，所述外圈压敏层的直径大于所述内圈压敏层，所述内圈压敏层的表面电阻大于所述外圈压敏层的表面电阻。作为本专利技术的进一步改进，所述压敏层印制在所述第一柔性薄膜基底的表面，所述环形电极层印制在所述第二柔性薄膜基底的表面。作为本专利技术的进一步改进，所述外圈压敏层和内圈压敏层组合形成一个完整圆形，所述压敏层、环形电极之间设有空隙。作为本专利技术的进一步改进，所述压敏层为与所述第一柔性薄膜基底同步变形的具有压敏效应的材料制成，所述压敏层主要由高分子材料与导电材料混合而成。作为本专利技术的进一步改进，所述压敏层中内圈压敏层的导电材料掺杂浓度范围为2-4wt%，所述压敏层中外圈压敏层的导电材料掺杂浓度范围为4-7.5wt%。作为本专利技术的进一步改进，所述压敏层的高分子材料为氯化丙烯类树脂、聚氨酯类树脂、环氧树脂、酚醛树脂、有机硅树脂中的任意一种，所述压敏层的导电材料为碳纳米管、碳纤维、导电碳粉、石墨烯中的任意一种。作为本专利技术的进一步改进，所述环形电极包括至少一对外环电极电路和至少一对中心电极电路，所述一对外环电极电路包括第一外环电极电路和第二外环电极电路，所述一对中心电极电路包括第一中心电极电路和第二中心电极电路，所述电极引出端包括第一电极引出端和第二电极引出端，所述第一外环电极电路、第一中心电极电路汇合后与所述第一电极引出端连接，所述第二外环电极电路、第二中心电极电路汇合后与所述第二电极引出端连接，所述第一外环电极电路、第一中心电极电路共地，所述第二外环电极电路、第二中心电极电路共地。作为本专利技术的进一步改进，所述第一外环电极电路、第二外环电极电路分别在外围沿周向布置，呈环状，所述第一中心电极电路、第二中心电极电路分别在中心沿径向对称布置，所述第一外环电极电路、第二外环电极电路之间的间距小于所述第一中心电极电路、第二中心电极电路的间距。作为本专利技术的进一步改进，按压所述电阻式高灵敏柔性压力传感器件时，所述外圈压敏层与所述第一外环电极电路、第二外环电极电路接触，所述内圈压敏层与所述第一中心电极电路、第二中心电极电路接触。作为本专利技术的进一步改进，所述第一柔性薄膜基底、第二柔性薄膜基底均用于传递力载荷，所述第一柔性薄膜基底的材料为聚酯薄膜、聚酰亚胺薄膜、聚丙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜等材料中的至少一种，所述第二柔性薄膜基底的材料为聚酯薄膜、聚酰亚胺薄膜、聚丙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜等材料中的至少一种。本专利技术的有益效果是：通过上述方案，环形电极层配合具有不同表面电阻的压敏层，形成了外圈高敏感、内部低敏感的柔性压力传感器，配合带有一定厚度的粘性材料，传感器受压后，可输出具有无突变、极限电阻低的传感曲线，兼具较高灵敏度与量程输出曲线无突变。附图说明图1是本专利技术一种电阻式高灵敏柔性压力传感器件的层状示意图。图2是本专利技术一种电阻式高灵敏柔性压力传感器件的环形电极层的示意图。图3是本专利技术一种电阻式高灵敏柔性压力传感器件的压敏层、环形电极层的位置对照图。图4是本专利技术一种电阻式高灵敏柔性压力传感器件的压敏层、环形电极层的尺寸图。图5是本专利技术一种电阻式高灵敏柔性压力传感器件的传感曲线图。具体实施方式下面结合附图说明及具体实施方式对本专利技术作进一步说明。如图1至图5所示，一种电阻式高灵敏柔性压力传感器件（简称传感器），包括叠层设置的第一柔性薄膜基底1、压敏层20、环形电极层30和第二柔性薄膜基底7，其中，所述压敏层20位于所述第一柔性薄膜基底1、环形电极层30之间，所述环形电极层30位于所述压敏层20、第二柔性薄膜基底7之间，所述环形电极层30包括环形电极5和电极引出端6，所述环形电极5与所述电极引出端6连接，所述第一柔性薄膜基底1与所述第二柔性薄膜基底7通过粘性材料3封装，所述压敏层20包括位于同一平面的外圈压敏层2和内圈压敏层4，所述外圈压敏层2的直径大于所述内圈压敏层4，所述内圈压敏层4的表面电阻大于所述外圈压敏层2的表面电阻。如图1至图5所示，所述外圈压敏层2为低阻区，表面电阻范围为10-50kΩ/sq，所述内圈压敏层4为高阻区，表面电阻范围为50-200kΩ/sq。如图1至图5所示，所述压敏层20印制在所述第一柔性薄膜基底1的表面，所述环形电极层30印制在所述第二柔性薄膜基底7的表面。如图1至图5所示，所述外圈压敏层2和内圈压敏层4组合形成一个完整圆形，没有按压所述电阻式高灵敏柔性压力传感器件时，所述压敏层20、环形电极5之间设有空隙。如图1至图5所示，粘性材料3用于封装第一柔性薄膜基底1、第二柔性薄膜基底7，使所述外圈压敏层2、内圈压敏层4与所述环形电极5保持面对面接触，同时确保相隔一定距离。如图1至图5所示，所述压敏层20为与所述第一柔性薄膜基底1同步变形的具有压敏效应的材料制成，所述压敏层20主要由高分子材料与导电材料混合而成。如图1至图5所示，所述压敏层20中内圈压敏层4的导电材料掺杂浓度范围为2-4wt%，所述压敏层20中外圈压敏层2的导电材料掺杂浓度范围为4-7.5wt%。如图1至图5所示，所述压敏层20的高分子材料为氯化丙烯类树脂、聚氨酯类树脂、环氧树脂、酚醛树脂、有机硅树脂等材料中的至少一种，所述压敏层20的导电材料为碳纳米管、碳纤维、导电碳粉、石墨烯等本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电阻式高灵敏柔性压力传感器件，其特征在于：包括叠层设置的第一柔性薄膜基底、压敏层、环形电极层和第二柔性薄膜基底，其中，所述压敏层位于所述第一柔性薄膜基底、环形电极层之间，所述环形电极层位于所述压敏层、第二柔性薄膜基底之间，所述环形电极层包括环形电极和电极引出端，所述环形电极与所述电极引出端连接，所述第一柔性薄膜基底与所述第二柔性薄膜基底通过粘性材料封装，所述压敏层包括位于同一平面的外圈压敏层和内圈压敏层，所述外圈压敏层的直径大于所述内圈压敏层，所述内圈压敏层的表面电阻大于所述外圈压敏层的表面电阻。

【技术特征摘要】
1.一种电阻式高灵敏柔性压力传感器件，其特征在于：包括叠层设置的第一柔性薄膜基底、压敏层、环形电极层和第二柔性薄膜基底，其中，所述压敏层位于所述第一柔性薄膜基底、环形电极层之间，所述环形电极层位于所述压敏层、第二柔性薄膜基底之间，所述环形电极层包括环形电极和电极引出端，所述环形电极与所述电极引出端连接，所述第一柔性薄膜基底与所述第二柔性薄膜基底通过粘性材料封装，所述压敏层包括位于同一平面的外圈压敏层和内圈压敏层，所述外圈压敏层的直径大于所述内圈压敏层，所述内圈压敏层的表面电阻大于所述外圈压敏层的表面电阻。2.根据权利要求1所述的电阻式高灵敏柔性压力传感器件，其特征在于：所述压敏层印制在所述第一柔性薄膜基底的表面，所述环形电极层印制在所述第二柔性薄膜基底的表面。3.根据权利要求1所述的电阻式高灵敏柔性压力传感器件，其特征在于：所述外圈压敏层和内圈压敏层组合形成一个完整圆形，所述压敏层、环形电极之间设有空隙。4.根据权利要求1所述的电阻式高灵敏柔性压力传感器件，其特征在于：所述压敏层为与所述第一柔性薄膜基底同步变形的具有压敏效应的材料制成，所述压敏层主要由高分子材料与导电材料混合而成。5.根据权利要求4所述的电阻式高灵敏柔性压力传感器件，其特征在于：所述压敏层中内圈压敏层的导电材料掺杂浓度范围为2-4wt%，所述压敏层中外圈压敏层的导电材料掺杂浓度范围为4-7.5wt%。6.根据权利要求4所述的电阻式高灵敏柔性压力传感器件，其特征在于：所述压敏层的高分子材料为氯化丙烯类树脂、聚氨酯类树脂、环氧树脂、酚醛树脂、有机硅树脂中的至少一种，所述压敏层的导电材料为碳纳米管、碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙思雨，曹海琳，丁小恒，李明愚，郭悦，
申请(专利权)人：深圳市航天新材科技有限公司，深圳烯创先进材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44