一种压力传感器及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种压力传感器，包括两个电极层以及被夹持在两个所述电极层之间的感应层，所述感应层包括减压缓冲套和填充在所述减压缓冲套内的纳米碳材‑高分子发泡树脂材料，所述电极层抵顶在所述纳米碳材‑高分子发泡树脂材料上；本发明专利技术还提供了一种压力传感器的制作方法以及采用该压力传感器的鞋底或鞋垫。通过设置减压缓冲套，能够有效提升压力传感器所能够承受的压力值，使其能够承受整个人体的重力，进而可以应用于鞋底或鞋垫等产品中，极大提升其应用范围，同时，提升压力传感器受的压力值的提升，也能够提升压力检测范围，确保其具有相对较大的压力检测范围。

【技术实现步骤摘要】
一种压力传感器及其制作方法
本专利技术涉及一种传感装置及其制作方法，尤其是一种压力传感器及其制作方法。
技术介绍
随着可穿戴设备的发展，压力传感器在鞋服上的应用也越来越多，目前应用于鞋服的压力传感器通常为柔性压力传感器，现有的柔性压力传感器通常可以分为应变式、压阻式、柔性电容式和柔性压电式等几种类型，其中，应变式传感器主要是通过外力作用过程中结构体发生形变，使得电阻值变化，进而根据电阻的变化侦测外部作用力的大小，然而，常规的应变式压力传感器的压力检测范围通常相对较小，且常规的应变式压力传感器通常难以承受整个人体的重量，难以应用于鞋底或鞋垫等产品中，应用范围较为局限。有鉴于此，本申请人对上述问题进行了深入的研究，遂有本案产生。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种压力检测范围相对较大且应用范围相对较广的压力传感器及其制作方法，同时还提供了一种应用该压力传感器的鞋底或鞋垫。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种压力传感器，包括两个电极层以及被夹持在两个所述电极层之间的感应层，所述感应层包括减压缓冲套和填充在所述减压缓冲套内的纳米碳材-高分子发泡树脂材料，所述电极层抵顶在所述纳米碳材-高分子发泡树脂材料上。作为本专利技术的一种改进，所述纳米碳材-高分子发泡树脂材料中含有的高分子发泡树脂为聚氨酯或乙烯-醋酸乙烯共聚物，所述纳米碳材-高分子发泡树脂材料中含有的纳米碳管为活性炭、纳米碳管或石墨烯。作为本专利技术的一种改进，所述电极层为金属电极层或碳浆电极层。作为本专利技术的一种改进，所述减压缓冲套的材质为乙烯-醋酸乙烯共聚物、热塑性聚氨酯弹性体橡胶或聚乳酸。一种压力传感器的制作方法，包括以下步骤：S1、采用丝网印刷的方式在PU膜上制作获得电极，然后对所述电极进行烘烤，之后将所述电极粘贴在TPU基板或柔性金属基板上，获得电极层；S2、采用化学发泡或者3D打印、押出或射出的方式制作获得减压缓冲套；S3、采用化学发泡的方式制作获得纳米碳材-高分子发泡树脂材料；S4、将所述纳米碳材-高分子发泡树脂材料裁切成块，使之与所述减压缓冲套的内孔相匹配，然后将被裁切成块的所述纳米碳材-高分子发泡树脂材料装入所述减压缓冲套，再将两个所述电极层分别粘贴在所述减压缓冲套的两端，并确保所述电极层与所述纳米碳材-高分子发泡树脂材料接触，形成压力传感器。作为本专利技术的一种改进，在步骤S4中，将两个所述电极层分别粘贴在所述减压缓冲套的两端之后，还采用PU胶膜黏合所述电极层和所述减压缓冲套。作为本专利技术的一种改进，在步骤S3中，所述纳米碳材-高分子发泡树脂材料的制作方法包括以下依次进行的步骤，S3.1、将酸化纳米碳管倒入铁氟龙烧杯中；S3.2、将分子量为数值A的聚乙二醇滴入所述铁氟龙烧杯中，再将分子量为数值B的聚乙二醇加入所述铁氟龙烧杯中，其中所述数值A小于所述数值B；S3.3、对所述铁氟龙烧杯进行油浴处理，油浴温度为70-75℃，待分子量为数值B的聚乙二醇熔融后，慢速搅拌5-10分钟，待所述铁氟龙烧杯内的溶液变黑后再快速搅拌100分钟；S3.4、将二月桂酸二丁基锡和硅油加入所述铁氟龙烧杯中，并快速搅拌100-120分钟；S3.5、将去离子水加入所述铁氟龙烧杯中，并搅拌30-45分钟；S3.6、停止对所述铁氟龙烧杯的油浴处理，再将聚合二苯甲烷二异氰酸酯加入所述铁氟龙烧杯中，并搅拌2-4秒；S3.7、将所述铁氟龙烧杯内的溶液在室温下进行发泡获得发泡物质，再将所述发泡物质放置于55-65℃的环境下进行烘烤，获得纳米碳材-高分子发泡树脂材料。作为本专利技术的一种改进，所述慢速搅拌的搅拌速度为150rpm,所述快速搅拌的搅拌速度为400rpm。一种鞋垫或鞋底，该鞋垫或鞋底内嵌有上述的压力传感器。采用上述技术方案，本专利技术具有以下有益效果：通过设置减压缓冲套，能够有效提升压力传感器所能够承受的压力值，使其能够承受整个人体的重力，进而可以应用于鞋底或鞋垫等产品中，极大提升其应用范围，同时，提升压力传感器受的压力值的提升，也能够提升压力检测范围，确保其具有相对较大的压力检测范围。附图说明图1为本专利技术压力传感器的结构示意图；图2为本专利技术压力传感器的分解结构示意图。图中对应标示如下：10-电极层；20-感应层；21-减压缓冲套；22-纳米碳材-高分子发泡树脂材料。具体实施方式下面结合具体实施例对专利技术做进一步的说明：如图1和图2所示，本实施例提供的一种压力传感器，包括两个电极层10以及被夹持在两个电极层10之间的感应层20，其中，感应层20包括减压缓冲套21和填充在减压缓冲套21内的纳米碳材-高分子发泡树脂材料22，各电极层10分别抵顶在纳米碳材-高分子发泡树脂材料22上，以便在使用时能够实现电连接。电极层10为金属电极层或碳浆电极层，如引电极、碳浆电极、铜电极等；减压缓冲套21的材质为乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、热塑性聚氨酯弹性体橡胶(TPU)或聚乳酸(PLA)等相关复合材料，当然也可以为其他高分子材料或高分子复合材料；纳米碳材-高分子发泡树脂材料22主要由高分子发泡树脂和纳米碳材所组成，其中，纳米碳材-高分子发泡树脂材料22中含有的高分子发泡树脂为聚氨酯或乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)等可化学发泡或物理发泡的高分子材料，纳米碳材-高分子发泡树脂材料22中含有的纳米碳管为活性炭、纳米碳管或石墨烯等碳材。在本实施例中，减压缓冲套21呈圆筒状，实际使用时，减压缓冲套21也可以呈方筒状或具有三角形或异形等其他截面的筒状体。减压缓冲套21和纳米碳材-高分子发泡树脂材料22的厚度相同，在本实施例中以两者的厚度为8mm为例进行说明，但实际使用时并不限于此。使用时，当压力施加于压力传感器之后，减压缓冲套21和纳米碳材-高分子发泡树脂材料22受压变形，使得纳米碳材-高分子发泡树脂材料22的电阻下降，进而根据电阻的变化侦测外部作用力的大小，由于加压缓冲套21的存在，需要受到相对较大的作用力才能使得米碳材-高分子发泡树脂材料22被压缩到极限厚度，有效提升了压力传感器的压力检测范围。本实施例同时提供了一种压力传感器的制作方法，包括以下步骤：S1、以银浆为原料，采用丝网印刷的方式在PU膜(聚氨酯膜)上制作获得电极，然后对电极进行烘烤，具体的，将电极放置于55-65℃的环境下烘烤一天，电极被放置在烘箱中进行烘烤，烘烤的温度为60℃；烘烤完成之后，将电极粘贴在TPU基板或柔性金属基板上，获得电极层；需要说明的是，也可以采用其他软性高分子材质代替上述TPU基板或柔性金属基板。S2、采用化学发泡或者3D打印、押出或射出的方式制作获得减压缓冲套。减压缓冲套的具体制作工艺可以采用常规的工艺，但是需要确保所获得的减压缓冲套满足以下性能要求：1、在感应层20有阻抗变化的范围内，减压缓冲套的压缩变化不可以达到饱和值；2、在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压力传感器，其特征在于，包括两个电极层以及被夹持在两个所述电极层之间的感应层，所述感应层包括减压缓冲套和填充在所述减压缓冲套内的纳米碳材-高分子发泡树脂材料，所述电极层抵顶在所述纳米碳材-高分子发泡树脂材料上。/n

【技术特征摘要】
1.一种压力传感器，其特征在于，包括两个电极层以及被夹持在两个所述电极层之间的感应层，所述感应层包括减压缓冲套和填充在所述减压缓冲套内的纳米碳材-高分子发泡树脂材料，所述电极层抵顶在所述纳米碳材-高分子发泡树脂材料上。


2.如权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述纳米碳材-高分子发泡树脂材料中含有的高分子发泡树脂为聚氨酯或乙烯-醋酸乙烯共聚物，所述纳米碳材-高分子发泡树脂材料中含有的纳米碳管为活性炭、纳米碳管或石墨烯。


3.如权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述电极层为金属电极层或碳浆电极层。


4.如权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述减压缓冲套的材质为乙烯-醋酸乙烯共聚物、热塑性聚氨酯弹性体橡胶或聚乳酸。


5.一种压力传感器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、采用丝网印刷的方式在PU膜上制作获得电极，然后对所述电极进行烘烤，之后将所述电极粘贴在TPU基板或柔性金属基板上，获得电极层；
S2、采用化学发泡或者3D打印、押出或射出的方式制作获得减压缓冲套；
S3、采用化学发泡的方式制作获得纳米碳材-高分子发泡树脂材料；
S4、将所述纳米碳材-高分子发泡树脂材料裁切成块，使之与所述减压缓冲套的内孔相匹配，然后将被裁切成块的所述纳米碳材-高分子发泡树脂材料装入所述减压缓冲套，再将两个所述电极层分别粘贴在所述减压缓冲套的两端，并确保所述电极层与所述纳米碳材-高分子发泡树脂材料接触，形成压力传感器。


6.如权利要求5所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王键强，李荣和，
申请(专利权)人：华尔科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33