基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置及其制造方法制造方法及图纸

本公开涉及一种基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置及其制造方法。该装置包括：压力传感部件，包括多层碳黑‑无尘纸复合材料层，压力传感部件在受力时电阻会发生改变；电极，包括第一电极和第二电极，第一电极与压力传感部件的一面连接，第二电极与压力传感部件的另一面连接；封装层，用于将压力传感部件和电极封装在一起；压力检测部件，与电极连接，对压力传感部件的电阻进行检查，并根据计算出的阻值变化确定装置的受力方向和/或受力大小。本公开实施例所提供的基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置及其制造方法，装置制造工艺简单、成本低廉、灵敏度高、响应速度快、稳定性好、适用范围广。

Flexible pressure sensor based on carbon black dust-free paper and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置及其制造方法本申请是申请号为201910720642.1、申请日为2019年8月6日、专利技术名称为“基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置及其制造方法”的中国专利申请的分案申请。
本公开涉及柔性电子
，尤其涉及一种基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置及其制造方法。
技术介绍
随着科学技术的发展，柔性电子器件不仅在科技上而且在商业应用中都吸引了广泛的关注，柔性压力传感器作为具有类皮肤功能的一类器件可以用在健康监测、智能假肢、人机交互上等，由于此类压力传感器具有良好的柔性，可以与皮肤完美贴合，可以实时无感的监测与压力相关的人体健康参数；同时还可以用在机器人或假肢身上，使其功能更加接近于人体的功能。但相关技术中，传感器制备复杂成本昂贵，需要复杂的微纳加工工艺配合，其器件的灵敏度低、稳定性差。
技术实现思路
有鉴于此，本公开提出了一种基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置及其制造方法。根据本公开的一方面，提供了一种基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置，所述装置包括：压力传感部件，包括多层碳黑-无尘纸复合材料层，所述压力传感部件在受力时电阻会发生改变；电极，包括第一电极和第二电极，所述第一电极与所述压力传感部件的一面连接，所述第二电极与所述压力传感部件的另一面连接；封装层，用于将所述压力传感部件和所述电极封装在一起；压力检测部件，与所述电极连接，对所述压力传感部件的电阻进行检查，并根据计算出的阻值变化确定所述装置的受力方向和/或受力大小。<br>对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述封装层包括上封装层和下封装层，所述上封装层的和所述下封装层的一面设置有粘附层，所述上封装层和所述下封装层的尺寸大于所述压力传感部件和所述电极的尺寸，所述压力传感部件、所述电极，与所述上封装层具有粘附层的一面、所述下封装层具有粘附层的一面接触，并在所述粘附层的作用下与所述上封装层和所述下封装层固定粘贴在一起，所述第一电极，与所述上封装层设置有粘附层的一面接触，在所述粘附层的作用下与所述上封装层固定粘贴在一起，并与靠近所述上封装层设置有粘附层的一面的第一碳黑-无尘纸复合材料层连接；所述第二电极，与所述下封装层具有粘附层的一面接触，在所述粘附层的作用下与所述下封装层固定粘贴在一起，并与靠近所述下封装层设置有粘附层的一面的第二碳黑-无尘纸复合材料层连接；所述上封装层设置有粘附层的一面和所述下封装层设置有粘附层的一面接触，并在所述粘附性的作用下固定粘附在一起。对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述封装层包括下封装层，所述下封装层的一面设置有粘附层，所述多层碳黑-无尘纸复合材料层分为上复合层和下复合层，所述上复合层和所述下复合层分别包括至少一层碳黑-无尘纸复合材料层，所述上复合层中的所有碳黑-无尘纸复合材料层的一端固定在所述下封装层设置有粘附层的一面，所述上复合层中的每个碳黑-无尘纸复合材料层的另一端与所述下封装层之间具有对应的角度，在所述装置受力时，所述上复合层中的每个碳黑-无尘纸复合材料层的另一端与所述下封装层之间的角度在力的作用下发生改变，使得所述压力传感部件的阻值发生变化；所述下复合层与所述下封装层设置有粘附层的一面接触，并在所述粘附层的作用下与所述下封装层固定粘贴在一起；所述第一电极的部分和所述第二电极的全部，与所述下封装层具有粘附层的一面接触，并在所述粘附层的作用下与所述下封装层固定粘贴在一起，所述第一电极与所述上复合层连接，所述第二电极与所述下复合层连接。对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述上复合层中的每个碳黑-无尘纸复合材料层的一端均与所述下封装层设置有粘附层的一面接触，并在所述粘附层的作用下与所述下封装层固定粘贴在一起。对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述上复合层中靠近所述下复合层的碳黑-无尘纸复合材料层的一端与所述下复合层固定粘贴在一起，其中，所述上复合层中所有碳黑-无尘纸复合材料层的一端固定粘贴在一起。对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述碳黑-无尘纸复合材料层包括碳黑以及用于承载碳黑的无尘纸，所述封装层的材料包括半透膜，所述装置的长度和宽度为0.3cm～2cm，所述装置的厚度为0.1mm～0.3mm。根据本公开的一方面，提供了一种基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置的制造方法，用于制造上述装置，所述方法包括：将下封装层平铺放置，并将所述下封装层设置有粘附层的一面朝上；将已制备的带有第二电极的第二碳黑-无尘纸复合材料层压放至于所述下封装层上，以使所述第二电极、所述第二碳黑-无尘纸复合材料层在所述粘附层的作用下与所述下封装层固定粘贴在一起；在所述第二碳黑-无尘纸复合材料层上依次堆叠至少一层碳黑-无尘纸复合材料层，并最后堆叠带有第一电极的第一碳黑-无尘纸复合材料层；将上封装层设置有粘附层的一面靠近所述下封装层，以在粘附层的作用下，使得所述上封装层与所述下封装层、所述第二碳黑-无尘纸复合材料层固定粘贴在一起，形成基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置。对于上述方法，在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：将被预设浓度的导电碳黑溶液滴涂过的无尘纸加热烘干，并经多次滴涂、烘干后，得到碳黑-无尘纸复合材料层。对于上述方法，在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：将在预设浓度的导电碳黑溶液中浸泡后的无尘纸加热烘干，并经多次浸泡、烘干后，得到碳黑-无尘纸复合材料层。对于上述方法，在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：在覆盖所述上封装层之前，将压力检测部件粘贴固定在所述下封装层上，所述压力检测部件与所述第一电极和所述第二电极连接。本公开实施例所提供的基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置及其制造方法。该装置包括：压力传感部件，包括多层碳黑-无尘纸复合材料层，压力传感部件在受力时电阻会发生改变；电极，包括第一电极和第二电极，第一电极与压力传感部件的一面连接，第二电极与压力传感部件的另一面连接；封装层，用于将压力传感部件和电极封装在一起；压力检测部件，与电极连接，对压力传感部件的电阻进行检查，并根据计算出的阻值变化确定装置的受力方向和/或受力大小。本公开实施例所提供的基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置及其制造方法，装置制造工艺简单、成本低廉、灵敏度高、响应速度快、稳定性好、适用范围广。根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。附图说明包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。图1示出根据本公开一实施例的基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置的结构示意图。图2示出根据本公开一实施例的基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置的结构分解示意图。图3示出根据本公开一实施例的基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置检测结果示意图。图4示出根据本公开一实施例的基于碳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置，其特征在于，所述装置包括：/n压力传感部件，包括多层碳黑-无尘纸复合材料层，所述压力传感部件在受力时电阻会发生改变；/n电极，包括第一电极和第二电极，所述第一电极与所述压力传感部件的一面连接，所述第二电极与所述压力传感部件的另一面连接；/n封装层，用于将所述压力传感部件和所述电极封装在一起；/n压力检测部件，与所述电极连接，对所述压力传感部件的电阻进行检查，并根据计算出的阻值变化确定所述装置的受力方向和/或受力大小，/n其中，所述压力传感部件在受力时电阻会发生改变包括：/n所述压力传感部件受力越大，各所述碳黑-无尘纸复合材料层之间的接触面积越大，所述压力传感部件的阻值越小；/n所述压力传感部件中碳黑-无尘纸复合材料层的层数越多，在受力相同的情况下，各所述碳黑-无尘纸复合材料层间接触面积的变化越大，所述压力传感部件的电阻值变化的越大，/n所述封装层包括下封装层，所述下封装层的一面设置有粘附层，所述多层碳黑-无尘纸复合材料层分为上复合层和下复合层，所述上复合层和所述下复合层分别包括至少一层碳黑-无尘纸复合材料层，/n所述上复合层中的所有碳黑-无尘纸复合材料层的一端固定在所述下封装层设置有粘附层的一面，所述上复合层中的每个碳黑-无尘纸复合材料层的另一端与所述下封装层之间具有对应的角度，在所述装置受力时，所述上复合层中的每个碳黑-无尘纸复合材料层的另一端与所述下封装层之间的角度在力的作用下发生改变，使得所述压力传感部件的阻值发生变化；/n所述下复合层与所述下封装层设置有粘附层的一面接触，并在所述粘附层的作用下与所述下封装层固定粘贴在一起；/n所述第一电极的部分和所述第二电极的全部，与所述下封装层具有粘附层的一面接触，并在所述粘附层的作用下与所述下封装层固定粘贴在一起，所述第一电极与所述上复合层连接，所述第二电极与所述下复合层连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置，其特征在于，所述装置包括：
压力传感部件，包括多层碳黑-无尘纸复合材料层，所述压力传感部件在受力时电阻会发生改变；
电极，包括第一电极和第二电极，所述第一电极与所述压力传感部件的一面连接，所述第二电极与所述压力传感部件的另一面连接；
封装层，用于将所述压力传感部件和所述电极封装在一起；
压力检测部件，与所述电极连接，对所述压力传感部件的电阻进行检查，并根据计算出的阻值变化确定所述装置的受力方向和/或受力大小，
其中，所述压力传感部件在受力时电阻会发生改变包括：
所述压力传感部件受力越大，各所述碳黑-无尘纸复合材料层之间的接触面积越大，所述压力传感部件的阻值越小；
所述压力传感部件中碳黑-无尘纸复合材料层的层数越多，在受力相同的情况下，各所述碳黑-无尘纸复合材料层间接触面积的变化越大，所述压力传感部件的电阻值变化的越大，
所述封装层包括下封装层，所述下封装层的一面设置有粘附层，所述多层碳黑-无尘纸复合材料层分为上复合层和下复合层，所述上复合层和所述下复合层分别包括至少一层碳黑-无尘纸复合材料层，
所述上复合层中的所有碳黑-无尘纸复合材料层的一端固定在所述下封装层设置有粘附层的一面，所述上复合层中的每个碳黑-无尘纸复合材料层的另一端与所述下封装层之间具有对应的角度，在所述装置受力时，所述上复合层中的每个碳黑-无尘纸复合材料层的另一端与所述下封装层之间的角度在力的作用下发生改变，使得所述压力传感部件的阻值发生变化；
所述下复合层与所述下封装层设置有粘附层的一面接触，并在所述粘附层的作用下与所述下封装层固定粘贴在一起；
所述第一电极的部分和所述第二电极的全部，与所述下封装层具有粘附层的一面接触，并在所述粘附层的作用下与所述下封装层固定粘贴在一起，所述第一电极与所述上复合层连接，所述第二电极与所述下复合层连接。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述上复合层中的每个碳黑-无尘纸复合材料层的一端均与所述下封装层设置有粘附层的一面接触，并在所述粘附层的作用...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯雪，韩志远，李航飞，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11