一种压阻传感器及其制备方法技术

本发明专利技术涉及压力传感器领域，具体涉及一种压阻传感器及其制备方法，压阻传感器，包括传感器本体，传感器本体包括柔性衬底、位于柔性衬底两端处的电极片以及位于柔性衬底上的检测网，检测网的端部位于电极片上，传感器本体还包括位于检测网表面上的弹性热涨层，弹性热涨层内分散有石墨烯颗粒；还包括给弹性热涨层进行供热的热发生机构，热发生机构位于传感器本体的外侧，热发生机构包括电控开关、电源以及电热丝，电控开关、电源和电热丝电性串联，电热丝和弹性热涨层之间连接有传热部件。本申请还公开了压阻传感器的制备方法。本方案解决了在低温环境下柔性衬底和检测网受到压力之后不易复原的问题，提高了传感器的准确度。提高了传感器的准确度。提高了传感器的准确度。

【技术实现步骤摘要】
一种压阻传感器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及压力传感器领域，具体涉及一种压阻传感器及其制备方法。

技术介绍

[0002]压力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。压力传感器有多种，其中压阻式压力传感器具有灵敏度高，测量范围大、结构简单等优点。
[0003]如图1和图2所示，为现有技术中的压阻式压力传感器（例如中国专利申请号为201510624235.2的一种具有高灵敏度的柔性压阻式压力传感器及其制备方法的专利技术专利中有公开类似结构的压阻式压力传感器），包括柔性衬底1、位于柔性衬底1两端的电极片3以及位于柔性衬底1表面上的检测网2，检测网2的两端位于电极片3上。该压力传感器的柔性衬底1受到压力时，发生形变，柔性衬底1带动检测网2发生形变，继而导致检测网2的电阻的变化，检测网2的电阻的变化通过两边电极片3输出，对输出的电阻值与外界施加的压力值进行标定，最后达到测出外在压力值的目的。
[0004]上述压力传感器的检测是通过柔性衬底1和检测网2弯曲形变而实现的，但是在一些寒冷的环境中，例如在高原寒冷地区或者在冬天，在这些温度较低的环境中，当柔性衬底1和检测网2受到压力而形变后其弹性恢复能力变差，这样柔性衬底1和检测网2形状无法立刻复原而仍保持弯曲的状态，从而影响了对后续压力的正常检测，影响了压力传感器的后续使用，同时对后续检测的准确度也有一定的影响。

技术实现思路

[0005]本专利技术意在提供一种压阻传感器及其制备方法，以解决在低温环境下柔性衬底和检测网受到压力之后不易复原的问题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种压阻传感器，包括传感器本体，传感器本体包括柔性衬底、位于柔性衬底两端处的电极片以及位于柔性衬底上的检测网，检测网的端部位于电极片上，传感器本体还包括位于检测网表面上的弹性热涨层，弹性热涨层内分散有石墨烯颗粒；压阻传感器还包括给弹性热涨层进行供热的热发生机构，热发生机构位于传感器本体的外侧，热发生机构包括电控开关、电源以及电热丝，电控开关、电源和电热丝电性串联，电热丝和弹性热涨层之间连接有传热部件。
[0007]本方案的原理及优点是：当有压力作用在柔性衬底上时，柔性衬底和检测网发生向上弯曲，柔性衬底和检测网发生弯曲对弹性热涨层进行挤压，弹性热涨层由于具有弹性而发生收缩，从而不会影响柔性衬底和检测网发生形变，压力传感器能够对压力进行正常的检测。
[0008]压力检测完毕之后，在低温环境下，由于温度较低，柔性衬底和检测网的弹性降低，弹性材料复原能力较差，因此柔性衬底和检测网会发生形变后不易复原复位，此时闭合
电控开关，电源给电热丝供电，电热丝产生热，热量通过传热部件传递给弹性热涨层，由于弹性热涨层内部分散有石墨烯颗粒，石墨烯的导热性较好，因此石墨烯颗粒可迅速接受热量并在弹性热涨层内传递，从而使得弹性热涨层内部能够升温，根据热涨冷缩的原理，弹性热涨层升温后被挤压的凹陷的部位发生膨胀，从而针对性的推动柔性衬底和检测网形变部位发生复位复原；同时弹性热涨层将热量均匀传递给检测网和柔性衬底，从而使得检测网和柔性衬底的温度升高，检测网和柔性衬底自身的弹性恢复能力也会变好。由此，通过本方案，使得压力传感器能够尽快复位，以便于后续压力的正常检测，不影响压力传感器的后续使用，同时也避免了柔性衬底和检测网发生形变不易恢复而造成的检测准确度不高的问题。
[0009]本方案中之所以设置弹性热涨层，给弹性热涨层进行加热，而不是直接给柔性衬底和检测网进行加热，是因为：一方面，直接给柔性衬底和检测网进行加热，虽然柔性衬底和检测网自身能够升温，弹性恢复能力变好，但是柔性衬底和检测网只能根据自身的弹性形变复位，不会受到外部的推动，故本方案中弹性热涨层对柔性衬底和检测网的复位具有推动作用，使压力传感器恢复形变效果更好、更及时。另一方面，本方案中弹性热涨层受热后，由于石墨烯颗粒导热性好，热量在弹性热涨层上会迅速横向传递，同时并向下传递给检测网和柔性衬底，使得检测网的整个面能够较为同时、均匀受热，柔性衬底的整个面也能够较为同时、均匀受热，避免检测网以及柔性衬底总是某个局部部位先受热，久而久之，避免某个局部部位过早老化损坏，能够保证检测网整个材料和柔性衬底整个材料的物理性能一致性，有利于保证检测精确度和保证使用寿命。
[0010]热发生机构位于传感器本体的外侧，电热丝产生热量后不是直接传递给弹性热涨层，而是通过传热部件进行传热，这样热量在传递过程中向外界发生一些散发，热量传递给弹性热涨层后，不会温度过高，避免了传递给弹性热涨层的温度过高而造成压力传感器损坏。
[0011]优选的，作为一种改进，传热部件包括传热插头，传热插头和电热丝之间连接有导热丝。由此，电热丝产生热量后，传递给导热丝，导热丝再将热量传递给传热插头，传热插头将热量传递给弹性热涨层。此结构的传热部件结构简单。
[0012]优选的，作为一种改进，传热部件包括导热片，导热片位于弹性热涨层的上方，导热片和弹性热涨层之间具有间隙；弹性热涨层的表面上涂覆有多个石墨烯导热凸点，石墨烯导热凸点和导热片相对。
[0013]当柔性衬底受到压力后，柔性衬底向上弯曲而拱起，柔性衬底的受力点拱起高度最高，弹性热涨层被柔性衬底向上弯曲拱起的部位挤压，弹性热涨层向上弯曲而使得相应部位的石墨烯导热凸点向上移动，石墨烯导热凸点与导热片接触，热量从导热片传递给石墨烯导热凸点，石墨烯导热凸点再将热量传递给弹性热涨层，从而将热量向下传递给检测网和柔性衬底，同时使得弹性热涨层受热膨胀而推动柔性衬底和检测网向下复位。
[0014]本方案之所以采用此结构的传热部件，是因为柔性衬底在检测压力时，柔性衬底上受力点并不固定，因此柔性衬底向上弯曲拱起的部位不固定。但无论柔性衬底受力部位在何处，柔性衬底受力部位均是柔性衬底向上拱起最高的部位，柔性衬底受力部位周围区域向上拱起程度相比受力点拱起程度小，故弹性热涨层上与柔性衬底受力点相对应的部位向上拱起程度也是最大的，这样弹性热涨层向上拱起最大的部位相应的石墨烯导热凸点能
够与导热片接触，从而使得弹性热涨层向上拱起的最高的部位的石墨烯导热凸点接触到导热片而接受热量。柔性衬底受到挤压的部位不同，则弹性热涨层向上拱起的部位也不同，与导热片接触的石墨烯导热凸点也不同，从而使得弹性热涨层每次接受热量的部位也不同，相比传热插头将热量传递给弹性热涨层的方式，传热插头将热量传递给弹性热涨层的部位是固定唯一的，而本方案中弹性热涨层接受热量的部位不是固定唯一的，避免了弹性热涨层局部部位一直接受热量而长期受热老化损坏的现象，提高了弹性热涨层的使用寿命。
[0015]优选的，作为一种改进，弹性热涨层的底部设有多个凹槽，凹槽和检测网的网孔相对。由此，弹性热涨层不会填充到网孔中，避免弹性热涨层对网孔造成堵塞。
[0016]优选的，作为一种改进，电极片为金、银、铜、铝、铂或者钛中的一种材质制成。
[0017]优选的，作为一种改进，弹性热涨层为聚二甲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压阻传感器，包括传感器本体，所述传感器本体包括柔性衬底、位于柔性衬底两端处的电极片以及位于柔性衬底上的检测网，所述检测网的端部位于电极片上，其特征在于：传感器本体还包括位于检测网表面上的弹性热涨层，弹性热涨层内分散有石墨烯颗粒；压阻传感器还包括给弹性热涨层进行供热的热发生机构，所述热发生机构位于传感器本体的外侧，所述热发生机构包括电控开关、电源以及电热丝，所述电控开关、电源和电热丝电性串联，所述电热丝和弹性热涨层之间连接有传热部件。2.根据权利要求1所述的一种压阻传感器，其特征在于：所述传热部件包括传热插头，所述传热插头和电热丝之间连接有导热丝。3.根据权利要求1所述的一种压阻传感器，其特征在于：所述传热部件包括导热片，所述导热片位于弹性热涨层的上方，导热片和弹性热涨层之间具有间隙；所述弹性热涨层的表面上涂覆有多个石墨烯导热凸点，石墨烯导热凸点和导热片相对。4.根据权利要求1所述的一种压阻传感器，其特征在于：所述弹性热涨层的底部设有多个凹槽，所述凹槽和检测网的网孔相对。5.根据权利要求1所述的一种压阻传感器，其特征在于：所述电极片为金、银、铜、铝、铂或者钛中的一种材质制成。6.根据权利要求1所述的一种压阻传感器，其特征在于：所述弹性热涨层为聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯或者聚酰亚胺中的一种材料制成。7.根据权利要求1所述的一种压阻传感器，其特征在于：所述柔性...

【专利技术属性】
技术研发人员：王登诗，王炜，易军，向丽，举亚琪，
申请(专利权)人：重庆石墨烯研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：