【技术实现步骤摘要】
超宽量程柔性传感器及其制备方法和分布式压力监测系统
本公开属于传感器
，尤其涉及柔性压力传感器及其制备方法、分布式压力监测系统及方法。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。压力传感器用于测量接触面之间的表面作用力，被广泛用于各种工业实践。近年来，随着新材料和传感技术的研究与发展，具有高柔韧性的压力传感器已成为一个开发热点并可广泛用于可穿戴电子产品、智能服装、电子皮肤、工业机器人、人体健康监测等邻域。简单来讲，柔性压力传感器由导电的压敏材料和柔性基底材料组成，利用其复合结构的电学性质对压力的依赖性实现对外界压力的检测。为了优化传感器性能，常常采用如激光蚀刻、溅射镀膜、硅模刻蚀、3D打印等技术对传感器组成材料和结构进行必要的微纳处理。基于传感机理，柔性压力传感器包括压阻式、压电式、电容式柔性压力传感器。相较的，压阻式传感器对压力响应直接，结构组成简单，数据处理简单，得到了广泛的研究与应用。通常的，柔性压力传感器的性能由其压力监测量程、敏感度、线性度、重复性等参数...
【技术保护点】
1.超宽量程柔性传感器，其特征是，包括：/n第一柔性硅胶表层、第二柔性硅胶表层和功能夹层，所述功能夹层位于第一柔性硅胶表层和第二柔性硅胶表层之间；/n所述功能夹层即压阻感应及增强结构层，用于压阻感应和结构增强；所述第一柔性硅胶表层、第二柔性硅胶表层是由柔性基体聚合物构成。/n
【技术特征摘要】
1.超宽量程柔性传感器，其特征是，包括：
第一柔性硅胶表层、第二柔性硅胶表层和功能夹层，所述功能夹层位于第一柔性硅胶表层和第二柔性硅胶表层之间；
所述功能夹层即压阻感应及增强结构层，用于压阻感应和结构增强；所述第一柔性硅胶表层、第二柔性硅胶表层是由柔性基体聚合物构成。
2.如权利要求1所述的超宽量程柔性传感器，其特征是，所述功能夹层被配置为通过将含有碳纳米管的水性浆料用浸渍涂布的方式涂抹在具有高孔隙率的无纺纤维布通网上形成碳纳米管改性的功能无纺布；
优选的，所述功能无纺布纤维表面导电且具有微纳结构的碳纳米管涂层网络，用于进行压阻感应；
优选的，所述功能无纺布通网的多尺度三维纤维网状结构，用于增加在压力作用下的饱和接触面积；
优选的，所述功能无纺布纤维网结构在压力作用下，亚毫米级的纤维与纤维间的桥接作用提供夹层平面方向的加固效应。
3.权利要求1-2任一所述的超宽量程柔性传感器的制作方法，其特征是，包括：
步骤(1)：纤维通网的制备：将芳纶短纤维无纺布剪裁所需尺寸，作为复合夹心层的纤维通网；
步骤(2)碳纳米管浆料的制备：首先将碳纳米管粉末、表面活性剂、去离子水初步混合，再将初步混合料离心混合；最后将离心混合料超声波分散处理，获得均匀的导电水性浆料；
步骤(3)压阻感应夹层的制备：首先将步骤(1)的纤维通网材料充分浸润于步骤(2)的碳纳米管浆料中；浸渍涂布上浆；取出湿润的纤维材料并加热干燥脱水，获得具有导电碳纳米管涂层的无纺纤维布压阻感应夹层；
步骤(4)电极对的设置：在步骤(3)所得的纤维感应层表面布置一个或者多个电极对用于检测感应层在单一方向或者多个方向的电阻变化；
步骤(5)柔性基体材料的制备：将柔性基体聚合物与一定比例的交联剂在常温下充分混合，并进行真空脱气；
步骤(6)柔性压力传感器的制备：首先将步骤(4)的纤维感应层充分浸润在步骤(5)的柔性聚合物中，利用真空模塑工艺得到柔性压力传感器。
4.如权利要求3所述的超宽量程柔性传感器的制作方法，其特征是，
所述步骤(4)中，所述电极对由两个相隔一定距离的电极组成，且电极间的最短直线方向为电阻采集方向；具体的，根据预计监测压力的空间范围，在感应层的相应位置喷涂导电银浆，加热干燥后形成电极；
优选的，单一导电银浆区域即电极尺寸的宽度介于2～5毫米，长度在感应层的最大边长以内。
5.如权利要求3所述的超宽量程柔性传感器的制作方法，其特征是，将步骤(4)的纤维感应层充分浸润在步骤(5)的柔性聚合物中，具体为：
准备一个双边模具，其工作面平整且能完全包覆纤维感应层；
将浸润了柔性聚合物的纤维感应层平铺于双边模具的一侧工作面，平涂适量的柔性聚合物并在正上方叠放另一边模具...
【专利技术属性】
技术研发人员：戴宏波，
申请(专利权)人：观云山东智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37
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