一种用于接近接触检测的传感器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于接近接触检测的传感器及其制备方法。该传感器包括传感材料层、导线，其中所述传感材料层是经浸泡处理的纸质材料，所述传感材料层与导线连接，所述导线用于向外部设备传送感测到的信号。本发明专利技术所提供的传感器成本低、加工方式简便多样、检测效率高，能够用于人体的接近、接触检测并能够用于进一步开发柔性人机交互界面。

【技术实现步骤摘要】
一种用于接近接触检测的传感器及其制备方法
本专利技术涉及柔性电子
，更具体地，涉及一种用于接近接触检测的传感器及其制备方法。
技术介绍
在人体和电子器件间实现信息交换的人机交互界面可为人们提供更高效、多样和便捷的生活方式。由于能提供人类与机器间单向或双向信息交流，基于人体生理信号检测的人机交互界面使人们可以更高效率地使用电子产品，极大地丰富和方便了人们的生活。柔性接近传感器对于安全防护、智能电子等人机交互界面有着深远影响。柔性电子由于其自身轻、薄和可弯折的特性，为人机交互界面提供了更加多样的器件选择和应用场景。柔性非接触式接近传感器能感知物体的接近，可以提供比传统接触式传感器更高维度的传感能力和更加丰富的操作体验，可提供比非柔性接近传感器更广泛的应用场景，对于安全防护、智能电子等人机交互界面有着深远影响。目前用于检测人体接近的柔性接近传感器的传感机制主要有电容式和摩擦电式。对于电容式接近传感器，当携带负电荷的人体表面靠近电容器时，这些负电荷会终结从电容器正极发出的电力线，使负极的感生电荷减少，从而降低电容器的电容大小，实现接近传感。摩擦电式接近传感器依靠人体表面的电荷引发的静电感应导致摩擦纳米发电机中传感材料的电势变化来实现。除了基于电容式和摩擦电式机理来实现接近传感，还有少数柔性接近传感器基于一些其他的机理(如湿度、电磁场变化等)实现对人体的接近传感。在现有技术中，柔性接近传感器通常采用价格不菲的低维材料，如石墨烯、银纳米线等。此外，柔性接近传感器的制造过程往往采用耗时、昂贵的微纳制造工艺。这些因素导致了现有柔性接近传感器的高成本，并限制了柔性传感器进一步商业化以及走进人们的生活和工作中。因此，需要对现有技术进行改进，以降低柔性接近传感器的制造成本并提高制作效率，促进柔性传感器能被更广泛地使用。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述现有技术的缺陷，提供一种用于接近接触检测的传感器及其制备方法，是通过基于滤纸的溶液来加工关键传感材料的新技术方案。根据本专利技术的第一方面，提供一种用于接近接触检测的传感器。该传感器包括柔性导线、传感材料层，其中所述传感材料层是经浸泡处理的纸质材料，所述传感材料层与导线连接，所述导线用于向外部设备传送感测到的信号。根据本专利技术的第二方面，提供一种传感器制备方法，用于制备本专利技术的传感器，该方法包括以下步骤：制作传感材料的PVA浸泡液；将PEDOT/PSS导电聚合物溶液与所述PVA浸泡液按照设定的体积百分比y:1进行混合，将滤纸浸泡在该混合溶液一段时间z分钟；将滤纸取出，在常温常压环境中静置一段时间α；根据需要的样式对滤纸进行裁剪或激光切割。在一个实施例中，α设置为1至100小时。在一个实施例中，y设置为5至50。在一个实施例中，z设置为2至100分钟。在一个实施例中，制作所述PVA浸泡液包括将PVA粉末溶解在去离子水中，质量比设置为1：x，并在设定温度下搅拌至溶解。在一个实施例中，x设置为10至100，所述设定温度是80℃。根据本专利技术的第三方面，提供一种传感器制备方法，用于本专利技术的传感器，该方法包括以下步骤：制作传感材料的PVA浸泡液；利用喷墨打印机按照设定的图形样式在滤纸中沉积PEDOT/PSS导电聚合物墨水；将沉积PEDOT/PSS导电聚合物墨水的滤纸浸泡在PVA浸泡液中一段时间；将浸泡过的滤纸放置在常温常压下一段时间；在获得的样品两端用铜胶带接入导线，获得用于接近接触检测的传感器。在一个实施例中，将滤纸浸泡在PVA溶液的时间设置为10min。在一个实施例中，将浸泡过的滤纸放置在常温常压下的时间设置为1至100小时。与现有技术相比，本专利技术的优点在于，所提供的传感器成本低、加工方式简便多样、检测效率高，能够用于人体的接近、接触检测并可用于进一步开发柔性人机交互界面。通过以下参照附图对本专利技术的示例性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征及其优点将会变得清楚。附图说明被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本专利技术的实施例，并且连同其说明一起用于解释本专利技术的原理。图1是根据本专利技术一个实施例的用于接近接触检测的传感器的制作方法流程图；图2是根据本专利技术另一实施例的用于接近接触检测的传感器的制作方法流程图；图3是本专利技术提供的传感器对手指接近的响应示意图；图4是本专利技术提供的传感器对手指接近的响应速度和响应距离的示意图；图5是本专利技术提供的传感器对手指接近-接触区分能力的测试效果图；附图中，Sensor-传感器；Time-时间；Distance-距离；Contact-接触；fingerremoves-手指移动；Responsetime-响应时间；Recoverytime-恢复时间；ExperimentalData-试验数据；Fittingline-拟合线。具体实施方式现在将参照附图来详细描述本专利技术的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。在本专利技术中，制备了传感器的关键传感材料PEDOT/PSS(聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸酯))-PVA(聚乙烯醇)复合滤纸，并进一步将此材料制备成柔性纸基PEDOT/PSS-PVA接近/接触传感器(Paper-basedPEDOT/PSS-PVAProximity/touchSensor，本文也称为3P传感器)。随后，利用纸的可印刷、可裁剪等特性，通过裁剪、喷墨打印等方法将传感器制作成不同的样式和形状。例如，制成的传感器包括导线、传感材料层，其中传感材料层与导线连接，在本专利技术中，传感材料层是经过处理的纸质材料，例如是PEDOT/PSS-PVA溶液浸泡后的滤纸传感材料，同时具备柔性和感知功能。具体地，参见图1所示，在一个实施例中，本专利技术所提供的传感器的制备方法包括以下步骤：步骤S110，制作PVA溶液。在此步骤中，制作传感材料的浸泡液。例如，将PVA粉末溶解在去离子水中，质量比为1：x(x设置为10至100)，在80℃下搅拌至溶解。步骤S120,制作PEDOT/PSS-PVA溶液。随后，将PEDOT/PSS导电聚合物溶液与PVA溶液按照y:1(y为5至50本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于接近接触检测的传感器，包括柔性导线、传感材料层，其中所述传感材料层是经浸泡处理的纸质材料，所述传感材料层与导线连接，所述导线用于向外部设备传送感测到的信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于接近接触检测的传感器，包括柔性导线、传感材料层，其中所述传感材料层是经浸泡处理的纸质材料，所述传感材料层与导线连接，所述导线用于向外部设备传送感测到的信号。


2.一种传感器制备方法，用于制备权利要求1所述的传感器，该方法包括以下步骤：
制作传感材料的PVA浸泡液；
将PEDOT/PSS导电聚合物溶液与所述PVA浸泡液按照设定的体积百分比y:1进行混合，将滤纸浸泡在该混合溶液一段时间z分钟；
将滤纸取出，在常温常压环境中静置一段时间α；
根据需要的样式对滤纸进行裁剪或激光切割。


3.根据权利要求2所述的传感器制备方法，其中，α设置为1至100小时。


4.根据权利要求2所述的传感器制备方法，其中，y设置为5至50。


5.根据权利要求2所述的传感器制备方法，其中，z设置为2至100分钟。


6.根据权利要求2所述的传感器制备方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶丰明，鲁艺，李梦，曹燚，孙重阳，王璐璐，潘苏婉，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44