一种自供能式柔性压力传感器及其制作方法技术

本发明专利技术提出一种自供能式柔性压力传感器及其制作方法，包括：第一电极；第一摩擦层，其设置于所述第一电极的一侧；垫片，其中部为镂空结构，所述垫片设置于所述第一摩擦层背离所述第一电极的一侧；第二摩擦层，其设置于所述垫片背离所述第一摩擦层的一侧，在所述第二摩擦层背离所述垫片的一侧并排设有第二电极和石墨烯薄膜，且所述第二电极和所述石墨烯薄膜接触；按压棒，其截面为心形，其设置于所述第二电极背离所述第二摩擦层的一侧，所述心形橡胶棒的尖端朝向所述第二电极；所述石墨烯薄膜设有测量电极，所述测量电极分别连接所述第一电极和所述第二电极

【技术实现步骤摘要】
一种自供能式柔性压力传感器及其制作方法


[0001]本专利技术涉及领域压力传感器，尤其涉及一种自供能式柔性压力传感器及其制作方法
。

技术介绍

[0002]皮肤是身体最大的器官，具有感知压力
、
温度和疼痛的能力，因此是获取关键信息的重要来源
。
人类皮肤可以将外界刺激转化为生理信号，并提供一个由柔性可伸缩传感器组成的非凡网络，这些传感器对压力
、
应变
、
湿度和温度高度敏感
。
为了模仿人类皮肤的复杂感知能力，各种功能化的电子设备，可以同时感知和区分外部的物理
、
化学和生物信号
。
这些传感器被整合在高度智能化的系统中，组成智能可穿戴电子设备
。
随着生活水平和健康医疗的提高，人类对智能化可穿戴设备的需求量不断增加
。
其中，可穿戴柔性压力传感器不仅可以用于人体生理信号检测从而进行有效的治疗，还可以评估人体运动通过身体动作来监测关节磨损的程度
。
可穿戴压力传感器设备在未来将具有更广阔的的重要应用，例如
:
健康检测
、
人机交互
、
智能假肢
、
多功能电子皮肤等
。
可穿戴压力传感器由于其高柔性，高灵敏度的特性，被应用在各种新型的电子设备中
。
然而，传统的压力传感器通常由刚性材料制备而成，在可穿戴方面受到了极大的限制，传统的刚性材料的形变量远远小于人类活动时的皮肤的形变量
。
与传统的刚性传感器不同，可穿戴压力传感器采用柔性基底材料
(
聚二甲基硅氧烷
、
聚酰亚胺薄膜
)
和敏感材料
(
石墨烯
、
碳纳米管
、Mxene)
，大大的提高了传感器的灵敏度和循环稳定性
。
柔性压力传感器是一种能够感知或监测外界压力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
。
随着物联网时代的不断发展，可穿戴式设备
、
仿生机器人
、
小型医疗健康设备逐渐走进人们的生活中
。
柔性传感器作为智能设备感知和监测外界压力重要电子器件，面临着越来越高的性能要求
。
目前，柔性压力传感器可共分为四类：压阻响应型
、
电容响应型
、
压电响应型和摩擦起电响应型
。

技术实现思路

[0003]鉴于以上现有技术存在的问题，本专利技术提出一种自供能式柔性压力传感器及其制作方法，主要解决压力传感器灵敏度不高，无法进行自供能的问题
。
[0004]为了实现上述目的及其他目的，本专利技术采用的技术方案如下
。
[0005]本专利技术提供一种自供能式柔性压力传感器，包括：
[0006]第一电极；
[0007]第一摩擦层，其设置于所述第一电极的一侧；
[0008]垫片，其中部为镂空结构，所述垫片设置于所述第一摩擦层背离所述第一电极的一侧；
[0009]第二摩擦层，其设置于所述垫片背离所述第一摩擦层的一侧，在所述第二摩擦层背离所述垫片的一侧并排设置有第二电极和石墨烯薄膜，且所述第二电极和所述石墨烯薄
膜接触；
[0010]按压棒，其截面为心形，所述按压棒设置于所述第二电极背离所述第二摩擦层的一侧，所述心形的尖端朝向所述第二电极，且所述按压棒和所述石墨烯薄膜接触；
[0011]所述石墨烯薄膜设有测量电极，所述测量电极分别连接所述第一电极和所述第二电极，以通过所述测量电极建立外部设备与所述第一电极以及所述第二电极的电连接
。
[0012]在一实施例中，所述石墨烯薄膜背离所述第二摩擦层的一侧具有微突触结构，所述石墨烯薄膜的形状包括方形或圆形
。
[0013]在一实施例中，所述测量电极设置在所述石墨烯薄膜与所述第二摩擦层接触的一侧
。
[0014]在一实施例中，所述第一摩擦层的材料包括尼龙薄膜
。
[0015]在一实施例中，所述第二摩擦层的材料包括聚四氟乙烯薄膜
。
[0016]本专利技术提供一种自供能式柔性压力传感器的制作方法，包括：
[0017]提供第一电极；
[0018]提供第一摩擦层，其设置于所述第一电极的一侧；
[0019]提供垫片，其中部为镂空结构，所述垫片设置于所述第一摩擦层背离所述第一电极的一侧；
[0020]提供第二摩擦层，其设置于所述垫片背离所述第一摩擦层的一侧，在所述第二摩擦层背离所述垫片的一侧并排设置有第二电极和石墨烯薄膜，且所述第二电极和所述石墨烯薄膜接触；
[0021]提供按压棒，其截面为心形，所述按压棒设置于所述第二电极背离所述第二摩擦层的一侧，所述心形的尖端朝向所述第二电极，且所述按压棒和所述石墨烯薄膜接触；
[0022]在所述石墨烯薄膜设置测量电极，所述测量电极分别连接所述第一电极和所述第二电极，以通过所述测量电极建立外部设备与所述第一电极以及所述第二电极的电连接
。
[0023]在一实施例中，所述石墨烯薄膜的获取方式包括：
[0024]提供氧化石墨烯溶液和聚二甲基硅氧烷试剂；
[0025]制作基板；
[0026]将所述聚二甲基硅氧烷试剂滴涂至基板后，再将所述基板放置于真空干燥箱中，固化后取出具备粗糙面的聚二甲基硅氧烷薄膜；
[0027]将所述氧化石墨烯溶液滴涂至所述聚二甲基硅氧烷薄膜的表面后，再将所述聚二甲基硅氧烷薄膜放置于真空干燥箱中，固化后得到具备微突触结构的氧化石墨烯薄膜；
[0028]将所述氧化石墨烯薄膜进行还原处理，得到石墨烯薄膜
。
在一实施例中，所述氧化石墨烯溶液的浓度包括
5mg/ml。
[0029]在一实施例中，所述聚二甲基硅氧烷薄膜的获取方法还包括：
[0030]将聚二甲基硅氧烷按质量比
10:1
分为两组，分别倒入烧杯中搅拌混合
30
分钟，得到配置好的聚二甲基硅氧烷试剂；
[0031]在所述基板上滴涂所述聚二甲基硅氧烷试剂，再将所述基板放入真空干燥箱中抽真空，其中所述基板的材料包括玻璃；
[0032]抽完真空后，调整所述真空干燥箱的温度，保温两小时，加热得到固化聚二甲基硅氧烷膜；
[0033]将所述固化聚二甲基硅氧烷膜放入水溶液中做超声处理，处理后得到具有微观结构的聚二甲基硅氧烷膜；
[0034]用紫外线处理所述具有微观结构的聚二甲基硅氧烷膜后，得到所述聚二甲基硅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种自供能式柔性压力传感器，其特征在于，包括：第一电极；第一摩擦层，其设置于所述第一电极的一侧；垫片，其中部为镂空结构，所述垫片设置于所述第一摩擦层背离所述第一电极的一侧；第二摩擦层，其设置于所述垫片背离所述第一摩擦层的一侧，在所述第二摩擦层背离所述垫片的一侧并排设置有第二电极和石墨烯薄膜，且所述第二电极和所述石墨烯薄膜接触；按压棒，其截面为心形，所述按压棒设置于所述第二电极背离所述第二摩擦层的一侧，所述心形的尖端朝向所述第二电极，且所述按压棒和所述石墨烯薄膜接触；所述石墨烯薄膜设有测量电极，所述测量电极分别连接所述第一电极和所述第二电极，以通过所述测量电极建立外部设备与所述第一电极以及所述第二电极的电连接
。2.
根据权利要求1的自供能式柔性压力传感器，其特征在于，所述石墨烯薄膜背离所述第二摩擦层的一侧具有微突触结构，所述石墨烯薄膜的形状包括方形或圆形
。3.
根据权利要求1的自供能式柔性压力传感器，其特征在于，所述测量电极设置在所述石墨烯薄膜与所述第二摩擦层接触的一侧
。4.
根据权利要求1的自供能式柔性压力传感器，其特征在于，所述第一摩擦层的材料包括尼龙薄膜
。5.
根据权利要求1的自供能式柔性压力传感器，其特征在于，所述第二摩擦层的材料包括聚四氟乙烯薄膜
。6.
一种自供能式柔性压力传感器的制作方法，其特征在于，包括：提供第一电极；提供第一摩擦层，将其设置于所述第一电极的一侧；提供垫片，其中部为镂空结构，将所述垫片设置于所述第一摩擦层背离所述第一电极的一侧；提供第二摩擦层，其设置于所述垫片背离所述第一摩擦层的一侧，在所述第二摩擦层背离所述垫片的一侧并排设置第二电极和石墨烯薄膜，且所述第二电极和所述石墨烯薄膜接触；提供按压棒，其截面为心形，将所述按压棒设置于所述第二电极背离所述第二摩擦层的一侧，所述心形的尖端朝向所述第二电极，且所述按压棒和所述石墨烯薄膜接触；在所述石墨烯薄膜设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱智源，李豹，彭德光，
申请(专利权)人：重庆兆光科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：