柔性薄膜阵列式压力传感器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种柔性薄膜阵列式压力传感器，包括：压力感应层，电极层和柔性封装层；所述压力感应层包括对应所述电极设置的多个感应单元，所述感应单元均由聚合物基体和碳系导电填料混合制成，所述聚合物基体由柔性材料制成，所述碳系导电填料为石墨烯、碳纳米管、炭黑中的一种或多种；所述电极层包括由柔性绝缘材料制成的柔性基底，所述电极和传输线由设置在所述柔性基底上的导电油墨制成。本发明专利技术的有益效果是：采用柔性材料作为基底，发明专利技术柔性高、集成度高、抗干扰能力高的柔性压阻式传感器，并提供相应的制备方法，本发明专利技术还可以作为柔性可穿戴电子传感器的应用，从而具有更为广泛的应用场景。应用场景。应用场景。

【技术实现步骤摘要】
柔性薄膜阵列式压力传感器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及柔性压阻传感器领域，尤其涉及一种柔性薄膜阵列式压力传感器及其制备方法。

技术介绍

[0002]柔性压阻传感器的工作原理是将一系列力学信号(如外加压力等)转换为依据传感器电阻变化而变化的电信号，通过施加外力，改变感测材料的导电路径而产生电阻效应，从而改变电阻值，通过预先建立的检测电路，可根据电信号的变化直接检测电阻，从而检测力学信号的变化。作为一种常见的压力传感器，柔性压阻传感器具有检测范围广、信号易获取以及实验测试设备简单等优点。
[0003]自《中国足球改革发展总体方案》(以下简称《方案》)全文在中国政府网正式对外发布后，中国足球的改革与发展已经上升至国家战略层面的高度。随着足球运动职业化水平越来越高，足球运动员的运动状态数据成为了训练规划的重要依据，足球运动员由于运动的特殊性往往不允许佩戴手环手表等设备，因此足球运动员的心率数据很难被监测到，因而不能对足球运动员心率的进行监测与并未来身体素质的预测判断提供数据支持，这也进一步导致目前足球人才选拔中存在“没有客观选拔标准”的问题。因此，柔性压阻传感器在上述领域有着广泛的应用前景。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种解决或部分解决上述问题的柔性薄膜阵列式压力传感器。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种柔性薄膜阵列式压力传感器，包括：
[0007]压力感应层，用以将压力转为电信号；
[0008]电极层，包括若干个用以电连接所述压力感应层的电极，还包括连接所述电极以向外传输所述电信号的传输线；
[0009]柔性封装层，由柔性绝缘材料制成，用以封闭所述压力感应层和电极层；
[0010]所述压力感应层包括对应所述电极设置的多个感应单元，所述感应单元均由聚合物基体和碳系导电填料混合制成，所述聚合物基体由柔性材料制成，所述碳系导电填料为石墨烯、碳纳米管、炭黑中的一种或多种；
[0011]所述电极层包括由柔性绝缘材料制成的柔性基底，所述电极和传输线由设置在所述柔性基底上的导电油墨制成。
[0012]优选的，所述聚合物基体是PDMS、聚酚氧树脂中的一种或多种混合而成。
[0013]优选的，所述导电油墨通过印刷、喷涂或旋涂工艺中的一种或多种工艺设置到所述柔性基底上。
[0014]优选的，所述电极层包括4个呈2
×
2阵列设置的所述电极，所述电极由所述导电油
墨通过丝网印刷至所述柔性基底上制成。
[0015]优选的，所述导电油墨为金系导电油墨、银系导电油墨、铜系导电油墨、碳系导电油墨中的一种或多种。
[0016]优选的，所述柔性基底是PET、P I、PE和热塑性聚氨酯中的一种或多种材料制成。
[0017]优选的，所述柔性封装层通过不干胶或热压工艺封装所述压力感应层和电极层。
[0018]优选的，所述感应单元中的聚合物基体和碳系导电填料的质量比为10：1～5：1。
[0019]本专利技术还提供一种用以制备所述的柔性薄膜阵列式压力传感器的制备方法，其包括以下步骤：
[0020]S1)在具有设定形状的模具上通过热塑成型的方式制备柔性基底；
[0021]S2)在所述柔性基底上，通过丝网印刷技术，以导电油墨为印刷材料，印刷连接所述压力感应层的电极以及传输线；
[0022]S3)将聚合物基体和碳系导电填料混合制成混合均匀的混合物，在所述柔性基底上旋涂所述混合物，以作为感应单元；
[0023]S4)通过柔性绝缘材料将压力感应层和电极层利用热压工艺封装在一起。
[0024]本专利技术的有益效果是：采用柔性材料作为基底，专利技术柔性高、集成度高、抗干扰能力高的柔性压阻式传感器，并提供相应的制备方法，本专利技术还可以作为柔性可穿戴电子传感器的应用，从而具有更为广泛的应用场景。
附图说明
[0025]图1为本专利技术的分解结构示意图；
[0026]图2是电极层的结构示意图；
[0027]图3为本专利技术某一实施例的柔性薄膜阵列式压力传感器的电学性能图；
[0028]图4为本专利技术某一实施例的柔性薄膜阵列式压力传感器采集到的腿部脉搏。
具体实施方式
[0029]下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
[0030]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0031]如图1至图4所示，本专利技术的一种柔性薄膜阵列式压力传感器，包括：
[0032]压力感应层10，用以将压力转为电信号；
[0033]电极层12，包括若干个用以电连接压力感应层10的电极20，还包括连接电极20以向外传输电信号的传输线22；
[0034]柔性封装层14，由柔性绝缘材料制成，用以封闭压力感应层10和电极层12。
[0035]其中，压力感应层10包括对应电极20设置的多个感应单元16，感应单元16均由聚合物基体和碳系导电填料按质量比10：1～5：1混合制成，尤其优选的质量比为8：1。聚合物基体由柔性材料制成，碳系导电填料为石墨烯、碳纳米管、炭黑中的一种或多种。
[0036]电极层12包括由柔性绝缘材料制成的柔性基底18，电极20和传输线22由设置在柔
性基底18上的导电油墨制成。
[0037]聚合物基体是PDMS(聚二甲基硅氧烷)、聚酚氧树脂中的一种或多种混合而成。
[0038]导电油墨为金系导电油墨、银系导电油墨、铜系导电油墨、碳系导电油墨中的一种或多种。导电油墨通过印刷、喷涂或旋涂工艺中的一种或多种工艺设置到柔性基底18上。
[0039]电极层12包括4个呈2
×
2阵列设置的电极20，电极20由导电油墨通过丝网印刷至柔性基底18上制成。
[0040]柔性基底18是PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、P I(聚酰亚胺)、PE(聚乙烯)和热塑性聚氨酯中的一种或多种材料制成。
[0041]柔性封装层14通过不干胶或热压工艺封装压力感应层10和电极层12。
[0042]本专利技术还提供一种用以制备的柔性薄膜阵列式压力传感器的制备方法，其包括以下步骤：
[0043]S1)在具有设定形状的模具上通过热塑成型的方式制备柔性基底18；
[0044]S2)在柔性基底18上，通过丝网印刷技术，以导电油墨为印刷材料，印刷连接压力感应层10的电极20以及传输线22；
[0045]S3)将聚合物基体和碳系导电填料混合制成混合均匀的混合物，在柔性基底18上旋涂混合物，以作为感应单元16；
[0046]S4)通过柔性绝缘材料将压力感应层10和电极层12利用热压工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性薄膜阵列式压力传感器，其特征在于，包括：压力感应层，用以将压力转为电信号；电极层，包括若干个用以电连接所述压力感应层的电极，还包括连接所述电极以向外传输所述电信号的传输线；柔性封装层，由柔性绝缘材料制成，用以封闭所述压力感应层和电极层；所述压力感应层包括对应所述电极设置的多个感应单元，所述感应单元均由聚合物基体和碳系导电填料混合制成，所述聚合物基体由柔性材料制成，所述碳系导电填料为石墨烯、碳纳米管、炭黑中的一种或多种；所述电极层包括由柔性绝缘材料制成的柔性基底，所述电极和传输线由设置在所述柔性基底上的导电油墨制成。2.根据权利要求1所述的柔性薄膜阵列式压力传感器，其特征在于：所述聚合物基体是PDMS、聚酚氧树脂中的一种或多种混合而成。3.根据权利要求1所述的柔性薄膜阵列式压力传感器，其特征在于：所述导电油墨通过印刷、喷涂或旋涂工艺中的一种或多种工艺设置到所述柔性基底上。4.根据权利要求3所述的柔性薄膜阵列式压力传感器，其特征在于：所述电极层包括4个呈2
×
2阵列设置的所述电极，所述电极由所述导电油墨通过丝网印刷至所述柔性基底上制成。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凤霞，卢文孝，陈涛，孙立宁，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：