一种耐高温压力传感器及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种近零电容传感器及其制备方法，所述近零电容传感器包括上电极

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温压力传感器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及传感器
，具体涉及一种耐高温压力传感器及其制备方法
。

技术介绍

[0002]目前常用的传感器基底分为塑料基底
、
橡胶基底，常见的柔性聚合物基材有聚萘二甲酸乙二酯
(PEN)、
聚对苯二甲酸乙二醇酯
(PET)、
聚酰亚胺
(P I)、
聚二甲基硅氧烷
(PDMS)、
聚氨酯
(PU)
等等，通常更具柔韧性，已经广泛用于多种柔性传感器，并且实现了在人体健康
、
运动监测
、
机器人等多领域的应用
。
[0003]然而，尽管聚合物基柔性传感器具备出色的共形能力，但在高温下聚合物很快失效
、
甚至直接分解，难以满足高温下传感测量的需求
。
陶瓷具有本征高熔点特性，但具有本质脆性，不具备弯曲能力
。
近些年，通过多孔微结构可赋予陶瓷材料变形的能力，然而多孔结构引入了大量空气间隙，导致陶瓷介电层介电常数较低难以满足电容传感器高灵敏度的需求
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提供一种耐高温压力传感器及其制备方法，解决现有技术中陶瓷介电层介电常数较低难以满足电容传感器高灵敏度的需求的技术问题
。
[0005]为达到上述技术目的，本专利技术采取了以下技术方案：
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种耐高温压力传感器，包括上电极
、
介电层和下电极，所述下电极
、
介电层和上电极依次层叠设置，所述介电层由陶瓷基底及填充于所述陶瓷基底中的耐高温导电材料组成，所述耐高温导电材料的浓度为1～
20wt
％，所述介电层的介电常数为负
。
[0007]在一些实施例中，所述耐高温导电材料为
I TO
纳米颗粒
。
[0008]在一些实施例中，所述
ITO
纳米颗粒的浓度为
5wt
％
。
[0009]在一些实施例中，所述陶瓷基底的材质为二氧化硅
。
[0010]第二方面，本专利技术还提供一种如上所述的耐高温压力传感器的制备方法，包括如下步骤：
[0011]制备介电层；
[0012]分别在所述介电层的正面和反面形成钛合金薄膜，以在所述介电层的正面和反面分别形成上电极和下电极后，得到初始成品；
[0013]对所述初始成品进行干燥和烧结，以得到所述耐高温压力传感器
。
[0014]在一些实施例中，所述介电层的制备方法为：
[0015]将耐高温导电材料分散在水中，获得
ITO
分散液；
[0016]将陶瓷基底材料浸泡在所述
I TO
分散液中，并进行烘烤，以得到所述介电层
。
[0017]在一些实施例中，所述烘烤的温度为
100℃
，所述烘烤的时间为1小时
。
[0018]在一些实施例中，所述陶瓷基底材料为薄膜状，且所述陶瓷基底材料的厚度为
0.3mm。
[0019]在一些实施例中，所述耐高温导电材料的直径为
50nm。
[0020]在一些实施例中，通过溅射或者粘接的方式在所述介电层的正面和反面形成钛合金薄膜
。
[0021]与现有技术相比，本专利技术提供的耐高温压力传感器及其制备方法，该耐高温压力传感器采用陶瓷基柔性材料，并且采用耐高温导电材料氧化铟锡
(I TO)
作为电介质谐振调控材料，通过特定的浓度设计，进而可以得到电容可调的负电容超灵敏耐高温压力传感器，该传感器可以承受大于
800℃
的高温，而且灵敏度得到了大幅度的提升，避免了目前因采用陶瓷基底而导致的介电常数较低，难以满足电容传感器高灵敏度的需求的问题
。
附图说明
[0022]图1是本专利技术实施例提供的耐高温压力传感器的结构示意图；
[0023]图2是本专利技术实施例提供的耐高温压力传感器的制备方法的流程图
。
具体实施方式
[0024]为了使本专利技术的目的
、
技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明
。
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术
。
[0025]请参阅图1，本专利技术提供的耐高温压力传感器，包括上电极
1、
介电层2和下电极3，所述下电极
3、
介电层2和上电极1依次层叠设置，所述介电层2由陶瓷基底及填充于所述陶瓷基底中的耐高温导电材料组成，所述耐高温导电材料的浓度为1～
20wt
％，所述介电层的介电常数为负
。
[0026]在一些实施例中，所述耐高温导电材料为
I TO
纳米颗粒
。
[0027]在一些实施例中，所述
ITO
纳米颗粒的浓度为
5wt
％
。
[0028]在一些实施例中，所述陶瓷基底的材质为二氧化硅
。
[0029]本实施例中，采用耐高温导电材料氧化铟锡
(I TO)
作为电介质谐振调控材料，进而可以调整介电层的介电性能，故在成熟的编制陶瓷纤维介电层的基础上，通过将不同质量的
I TO
加入陶瓷基底中，可以大幅度调控复合材料的介电谐振频率，进而实现电容从正到负的转变，最终得到负电容的耐高温负介电电容层，进而在保证传感器具备耐高温能力的同时，灵敏度还能得到大幅度提升
。
[0030]请参阅图2，基于上述耐高温压力传感器，本专利技术还相应的提供一种耐高温压力传感器的制备方法，包括如下步骤：
[0031]S1、
制备介电层；
[0032]S2、
分别在所述介电层的正面和反面形成钛合金薄膜，以在所述介电层的正面和反面分别形成上电极和下电极后，得到初始成品；
[0033]S3、
对所述初始成品进行干燥和烧结，以得到所述耐高温压力传感器
。
[0034]在一些实施例中，所述介电层的制备方法为：
[0035]将耐高温导电材料分散在水中，获得
I TO
分散液；
[0036]将陶瓷基底材料浸泡在所述
I TO
分散液中，并进行烘烤，以得到所述介电层
。
[0037]本实施例中，采用浸泡
I TO
纳米颗粒的方式，可以实现
I TO
颗粒与陶瓷膜的充分接触，进而可以大幅度调控复合材料的介电谐振频率，实现电容从正到负的转变，最终得到负电容的耐高温负介电电容层
。
[0038]在一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种耐高温压力传感器，其特征在于，包括上电极
、
介电层和下电极，所述下电极
、
介电层和上电极依次层叠设置，所述介电层由陶瓷基底及填充于所述陶瓷基底中的耐高温导电材料组成，所述耐高温导电材料的浓度为1～
20wt
％，所述介电层的介电常数为负
。2.
根据权利要求1所述的耐高温压力传感器，其特征在于，所述耐高温导电材料为
ITO
纳米颗粒
。3.
根据权利要求2所述的耐高温压力传感器，其特征在于，所述
ITO
纳米颗粒的浓度为
5wt
％
。4.
根据权利要求1所述的耐高温压力传感器，其特征在于，所述陶瓷基底的材质为二氧化硅
。5.
一种如权利要求1至4任意一项所述的耐高温压力传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：制备介电层；分别在所述介电层的正面和反面形成钛合金薄膜，以在所述介电层的正面和反面分别形成上电极和下电极后，...

【专利技术属性】
技术研发人员：周赟磊，江山，钟申洁，保宏，张昭，吴锟，
申请(专利权)人：西安电子科技大学杭州研究院，
类型：发明
国别省市：