一种压力敏感层的制备方法、压力敏感层、压力传感器技术

本发明专利技术公开了一种压力敏感层的制备方法、压力敏感层、压力传感器；所述方法包括：S1采用红外皮秒激光器，对密胺脂多孔绵进行激光分割，制成带双面金字塔多孔微结构的压力敏感层；S2对压力敏感层进行超声清洗；S3对清洗后的压力敏感层进行烘干；S4采用管式炉对压力敏感层进行高温碳化导电处理；本发明专利技术通过激光在密胺脂多孔绵上制造出双面金字塔微结构的压力敏感层，实现多孔微结构的高精度、快速制造，有效提升传感器灵敏度。通过缓压层的结构设计使传感器压缩形变速度降低，有效提升了传感器的量程。本方法制造的柔性压力传感器，具有同时具备高灵敏度和宽量程的特点。时具备高灵敏度和宽量程的特点。时具备高灵敏度和宽量程的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种压力敏感层的制备方法、压力敏感层、压力传感器


[0001]本专利技术涉及压力敏感层的制备方法、压力敏感层、压力传感器
，尤其涉及一种压力敏感层的制备方法、压力敏感层、压力传感器。

技术介绍

[0002]柔性传感器是一种能够感知或监测外界物理信号变化的柔性电子器件，具备灵敏度高、形变灵活、制备工艺简单等特点，在可穿戴式电子产品、健康医疗、软体机器人、人机交互等新兴领域具有广泛而重要的应用。
[0003]柔性传感器的性能一直是柔性压力传感器研究领域中的研究热点，采用微结构或者多孔结构来提升传感器已被认为是最有效的途径之一。多孔金字塔微结构通常采用混合溶解法制备，但存在工艺复杂、颗粒溶解不充分等问题。鲍哲南院士提到：金字塔结构只能通过光刻和3D打印制造，激光制造金字塔具有挑战性。因此，亟需探求新制造工艺，实现多孔金字塔微结构的快速制备，具有较小的微结构精度。对此申请人提出一种压力敏感层的制备方法、压力敏感层、压力传感器。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术一方面的目的在于提出一种压力敏感层的制备方法以及压力敏感层，利用激光加工密胺脂多孔海绵，制造出具备双面金字塔微结构的压力敏感层；又提出一种压力传感器，利用具备双面金字塔微结构的压力敏感层，以提升传感器灵敏度。通过缓压层结构设计以提升传感器量程。
[0005]根据本专利技术的一个方面，提供一种压力敏感层的制备方法，所述方法包括：
[0006]S1采用红外皮秒激光器，对密胺脂多孔绵进行激光分割，制成带双面金字塔多孔微结构的压力敏感层；
[0007]S2对压力敏感层进行超声清洗；
[0008]S3对清洗后的压力敏感层进行烘干；
[0009]S4采用管式炉对压力敏感层进行高温碳化导电处理。
[0010]根据本专利技术的另一个方面，另外提供一种压力敏感层，所述压力敏感层通过上述的一种压力敏感层的制备方法制成。
[0011]根据本专利技术的再一个方面，再提供一种压力传感器，所述传感器包括：上封装层、柔性上电极、压力敏感层、缓压层、柔性下电极、下封装层；
[0012]所述上封装层与柔性上电极上表面连接；柔性上电极下表面与压力敏感层上表面连接；压力敏感层下表面与柔性下电极上表面连接；柔性下电极下表面与下封装层连接；压力敏感层嵌套于缓压层中间，组成压力敏感单元；
[0013]所述压力敏感层通过上述的一种压力敏感层的制备方法制成。
[0014]本专利技术的有益效果集中体现在如下：
[0015]通过激光在密胺脂多孔绵上制造出双面金字塔微结构的压力敏感层，实现多孔微
结构的高精度、快速制造，有效提升传感器灵敏度。通过缓压层的结构设计使传感器压缩形变速度降低，有效提升了传感器的量程。本方法制造的柔性压力传感器，具有同时具备高灵敏度和宽量程的特点。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1是本专利技术压力敏感层的制备方法的流程示意图；
[0018]图2是本专利技术制备的压力敏感层结构图；
[0019]图3是本专利技术制备的压力敏感层立体结构渲染图；
[0020]图4是本专利技术本专利技术制备的压力敏感层多孔棉碳化前后对比示意图；
[0021]图5是本专利技术制备的压力传感器结构示意图；
[0022]图6是本专利技术制备的压力传感器性能图；
[0023]图7是本专利技术对照例双面金字塔微结构的压力敏感层、单面金字塔微结构的压力敏感层、无微结构的压力敏感层三种结构制成的压力传感器性能图；
[0024]图8是本专利技术制备的压力传感器与市面上其他压力传感器性能对比图。
具体实施方式
[0025]下面结合附图和实施例，对本专利技术作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本专利技术，但不对本专利技术的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本专利技术的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]本专利技术一方面的目的在于，提供一种压力敏感层的制备方法，所述方法包括：
[0027]S1采用红外皮秒激光器，对密胺脂多孔绵进行激光分割，制成带双面金字塔多孔微结构的压力敏感层；所述双面金字塔微结构为在压力敏感层双面上设有若干压力敏感单元，若干压力敏感单元组成阵列结构；所述压力敏感单元尺寸为底部边长50微米，高35微米；所述压力敏感单元底面形状为方形；金字塔结构可以有效提升压力敏感层的性能，进一步提高压力敏感层制备的传感器的灵敏度。所述阵列为9
×
9阵列，阵列间距为35微米；具体的，激光制造采用红外皮秒激光器；制造工艺采用模型逐层分割规划扫描路径；制造工艺参数为功率10W、频率100kHz、激光扫描速度5000mm/s、扫描间距0.01mm。
[0028]S2将压力敏感层进行超声清洗；
[0029]S3清洗后的压力敏感层进行烘干；烘干的目的在于：让水分去除，再进行烘干不会受材料水分的影响。
[0030]S4高温碳化，所述高温碳化采用管式炉对压力敏感层进行碳化导电处理。
[0031]具体的，
[0032]所述碳化步骤为
[0033](1)抽真空并通入氩气；氩气浓度为99.999％，流量为200mL/min；
[0034](2)以5℃/min的速度升温至碳化温度；碳化温度为600
‑
900℃；每5度升温是为了使碳化更均匀，升温过快会碳化不均匀，产生局部温差。
[0035](3)保持碳化温度30分钟；
[0036](4)炉内降温至室温。
[0037]采用该方案制备出来的压力敏感层如图2所示；压力敏感层结构为双面金字塔微结构，由上金字塔微结构3
‑
1、中部平板微结构3
‑
2、下金字塔微结构3
‑
3组成。立体结构可参阅图3。碳化的目的在于对压力敏感层进行碳化导电处理，压力敏感层碳化前后的对比可参阅图4。
[0038]本专利技术另一方面的目的在于提出一种压力传感器，请参阅图5。能所述传感器包括：上封装层1、柔性上电极2、压力敏感层3、缓压层4、柔性下电极5、下封装层6；
[0039]所述上封装层1与柔性上电极2上表面连接；柔性上电极2下表面与压力敏感层4上表面连接；压力敏感层4下表面与柔性下电极5上表面连接；柔性下电极5下表面与下封装层6连接；压力敏感层3嵌套于缓压层4中间，组成压力敏感单元；
[0040]所述压力敏感层4通过上文所述的一种压力敏感层的制备方法制成。在本实施例中，柔性压力传感器的灵敏度达到24.3kPa
‑1，量程达到1.5MPa，如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压力敏感层的制备方法，其特征在于：所述方法包括：S1采用红外皮秒激光器，对密胺脂多孔绵进行激光分割，制成带双面金字塔多孔微结构的压力敏感层；S2对压力敏感层进行超声清洗；S3对清洗后的压力敏感层进行烘干；S4采用管式炉对压力敏感层进行高温碳化导电处理。2.根据权利要求1所述一种压力敏感层的制备方法，其特征在于：所述双面金字塔微结构为在压力敏感层双面上设有若干压力敏感单元，若干压力敏感单元组成阵列结构；所述阵列为N
×
N阵列(N≥2)；所述压力敏感单元尺寸为底部边长40
‑
50微米，高30
‑
40微米；所述压力敏感单元底面形状为方形、圆形、长方形中的一种，阵列间距为25
‑
50微米。3.根据权利要求1所述一种压力敏感层的制备方法，其特征在于：所述S1具体的：所述激光制造采用红外皮秒激光器；所述制造工艺采用模型逐层分割规划扫描路径；所述制造工艺参数为功率5
‑
15W、频率80
‑
120kHz、激光扫描速度4000
‑
6000mm/s、扫描间距0.005
‑
0.02mm。4.根据权利要求1所述一种压力敏感层的制备方法，其特征在于：所述S4具体的，所述碳化步骤为(1)抽真空并通入氩气；氩气浓度为99.999％，流量为150
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：周伟，陈锐，计东生，罗涛，万芊，王锦成，章文卓，吴粦静，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：