一种高灵敏柔性压阻传感器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高灵敏柔性压阻传感器及其制备方法。高灵敏柔性压阻传感器包括：上下对称设置两个柔性压力敏感层，每个柔性压力敏感层均包含基材层、电极层以及电阻层，两个压力敏感层之间通过柔性密封圈粘接。该柔性压阻传感器具有整体柔韧性，有利于更好地贴合被测物体，从而提高灵敏度和线性度。此外，电阻层可选压敏导电油墨或微孔压阻复合材料等，并设置有密布的微孔结构，有利于进一步提高传感器灵敏度和线性度。电阻层通过丝印或涂布工艺成型；电极层采用丝网印刷工艺成型，柔性密封圈可采用双面胶带或丝印粘接剂成型，二者的厚度可调，用以调节上下压力敏感层之间的间隙大小，从而调控压力检测的最低阈值及压力检测范围。围。围。

【技术实现步骤摘要】
一种高灵敏柔性压阻传感器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及传感器
，尤其涉及一种高灵敏柔性压阻传感器及其制备方法。

技术介绍

[0002]压阻传感器是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置。随着信息时代的应用需求越来越广,对压力感测也提出了更高的应用要求，希望压力感测器件能够具有透明、柔韧、延展、可自由弯曲甚至折叠、便于携带、可穿戴等特点。由于现有的压阻传感器不具有良好的延展性和柔韧性，无法较好贴合被测物体，导致被检测物非平面表面等许多特殊运用场景无法压力感测；另外市面上现有的柔性压力传感器，普遍灵敏度低，线性度较差。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种高灵敏柔性压阻传感器及其制备方法，以解决现有技术中的压阻传感器灵敏度低和线性度差的问题。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0005]一种高灵敏柔性压阻传感器，包括：
[0006]第一压力敏感层，所述第一压力敏感层包括依次层叠设置的第一基材层、第一电极层以及第一弹性电阻层，所述第一电极层部分覆盖所述第一基材层表面；
[0007]第二压力敏感层，所述第二压力敏感层包括依次层叠设置的第二基材层、第二电极层以及第二弹性电阻层，所述第二电极层部分覆盖所述第二基材层表面，所述第一弹性电阻层和所述第二弹性电阻层正对设置；
[0008]柔性密封圈，所述柔性密封圈形成于所述第一基材层的第一电极层未覆盖表面与所述第二基材层的第二电极层未覆盖表面之间；
[0009]其中，所述第一基材层与所述第二基材层中的至少一个被施加外部压力时，所述第一弹性电阻层与所述第二弹性电阻层相互接触挤压输出响应所述外部压力的电信号。
[0010]进一步的，所述第一弹性电阻层和/或所述第二弹性电阻层的表面及内部密布微孔。
[0011]进一步的，所述微孔的孔径为0.5～100μm。
[0012]进一步的，所述第一弹性电阻层采用压敏导电油墨或微孔压阻复合材料制成；
[0013]所述第二弹性电阻层采用压敏导电油墨或微孔压阻复合材料制成。
[0014]进一步的，所述微孔压阻复合材料包括MXene、碳纳米管、聚苯胺、聚吡咯和银纳米线中的一种或多种。
[0015]进一步的，所述第一弹性电阻层与所述第二弹性电阻层之间具有间隙。
[0016]进一步的，所述间隙的大小为0～100μm。
[0017]进一步的，所述第一基材层的厚度为5～200μm，所述第二基材层的厚度为5～200μ
m。
[0018]一种上述任一项所述的高灵敏柔性压阻传感器的制备方法，包括步骤：
[0019]提供第一压力敏感层，所述第一压力敏感层包括依次层叠设置的第一基材层、第一电极层以及第一弹性电阻层，所述第一电极层部分覆盖所述第一基材层表面；
[0020]提供第二压力敏感层，所述第二压力敏感层包括依次层叠设置的第二基材层、第二电极层以及第二弹性电阻层，所述第二电极层部分覆盖所述第二基材层表面；
[0021]使所述第一弹性电阻层和所述第二弹性电阻层正对设置；
[0022]在所述第一基材层的第一电极层未覆盖表面与所述第二基材层的第二电极层未覆盖表面之间形成柔性密封圈，得到所述高灵敏柔性压阻传感器。
[0023]进一步的，采用丝印或刮涂的方法制备所述第一弹性电阻层，采用丝印或刮涂的方法制备所述第二弹性电阻层。
[0024]本专利技术的有益效果在于：通过采用上、下两个压力敏感层，提高了压阻传感器的整体柔韧性和延展性，可形变程度得到提升，有利于更好地贴合被测物体，从而使灵敏度、线性度进一步提高。并且，通过柔性密封圈和基材层形成容纳弹性电阻层和金属导电层的密闭空间，避免外部介质进入空间内影响压力检测过程以及污染弹性电阻层，以保证压阻传感器的检测准确性和工作稳定性。另外，第一压力敏感层和第二压力敏感层为对称的结构设置，传感器的两侧面均可以作为受力检测面，因此，高灵敏柔性压阻传感器的设置更为灵活便捷。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例的高灵敏柔性压阻传感器的结构示意图；
[0026]图2为本专利技术实施例的高灵敏柔性压阻传感器的初始状态下的示意图；
[0027]图3为本专利技术实施例一的高灵敏柔性压阻传感器在荷重F1下的示意图；
[0028]图4为本专利技术实施例一的高灵敏柔性压阻传感器在荷重F2下的示意图；
[0029]图5为本专利技术实施例二的高灵敏柔性压阻传感器的测试曲线图；
[0030]图6为本专利技术实施例三的高灵敏柔性压阻传感器的测试曲线图；
[0031]图7为本专利技术实施例四的高灵敏柔性压阻传感器制备方法的流程框图。
[0032]标号说明：
[0033]100、第一压力敏感层；110、第一基材层；120、第一电极层；130、第一弹性电阻层；200、第二压力敏感层；210、第二基材层；220、第二电极层；230、第二弹性电阻层；300、柔性密封圈。
具体实施方式
[0034]为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
[0035]实施例一
[0036]请参照图1至图4，本专利技术的实施例一为：
[0037]一种高灵敏柔性压阻传感器，应用于医疗监控、电子皮肤、机器人皮肤和交互式输入/输出控制设备等。
[0038]所述高灵敏柔性压阻传感器，包括：第一压力敏感层100，所述第一压力敏感层100包括依次层叠设置的第一基材层110、第一电极层120以及第一弹性电阻层130，所述第一电极层120部分覆盖所述第一基材层110表面；第二压力敏感层200，所述第二压力敏感层200包括依次层叠设置的第二基材层210、第二电极层220以及第二弹性电阻层230，所述第二电极层220部分覆盖所述第二基材层210表面，所述第一弹性电阻层130和所述第二弹性电阻层230正对设置；柔性密封圈300，所述柔性密封圈300形成于所述第一基材层110的第一电极层120未覆盖表面与所述第二基材层210的第二电极层220未覆盖表面之间；其中，所述第一基材层110与所述第二基材层210中的至少一个被施加外部压力时，所述第一弹性电阻层130与所述第二弹性电阻层230相互接触挤压并输出响应所述外部压力的电信号。
[0039]本实施例中的高灵敏柔性压阻传感器的工作原理为：第一压力敏感层100和第二压力敏感层200形成上、下的两层结构，第一弹性电阻层130和第二弹性电阻层230形成一个可变电阻，第一电极层120和第二电极层220为可变电阻的两个电极。当第一基材层110和第二基材层210中的至少一个的外表面受到荷重时，第一弹性电阻层130和第二弹性电阻层230开始相互接触挤压，并输出响应所述荷重的电信号。可变电阻的阻值刚开始比较大，本实施例中该阻值为兆欧级，随着荷重越来越大，示例性地，如图3中的荷重F1状态本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高灵敏柔性压阻传感器，其特征在于，包括：第一压力敏感层，所述第一压力敏感层包括依次层叠设置的第一基材层、第一电极层以及第一弹性电阻层，所述第一电极层部分覆盖所述第一基材层表面；第二压力敏感层，所述第二压力敏感层包括依次层叠设置的第二基材层、第二电极层以及第二弹性电阻层，所述第二电极层部分覆盖所述第二基材层表面，所述第一弹性电阻层和所述第二弹性电阻层正对设置；柔性密封圈，所述柔性密封圈形成于所述第一基材层的第一电极层未覆盖表面与所述第二基材层的第二电极层未覆盖表面之间；其中，所述第一基材层与所述第二基材层中的至少一个被施加外部压力时，所述第一弹性电阻层与所述第二弹性电阻层相互接触挤压输出响应所述外部压力的电信号。2.根据权利要求1所述的高灵敏柔性压阻传感器，其特征在于，所述第一弹性电阻层和/或所述第二弹性电阻层的表面及内部密布微孔。3.根据权利要求2所述的高灵敏柔性压阻传感器，其特征在于，所述微孔的孔径为0.5～100μm。4.根据权利要求2所述的高灵敏柔性压阻传感器，其特征在于，所述第一弹性电阻层采用压敏导电油墨或微孔压阻复合材料制成；所述第二弹性电阻层采用压敏导电油墨或微孔压阻复合材料制成。5.根据权利要求4所述的高灵敏柔性压阻传感器，其特征在于，所述微孔压阻复合材料包括MXene、碳纳米管...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭争春，钟强，刘才超，张建朋，关怀，陈沛杭，
申请(专利权)人：零感科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：