[发明专利]一种气凝胶压力传感器

说明书

本发明提供一种气凝胶压力传感器，属于传感器技术领域。其基于气凝胶材料制备，包括：气凝胶、与气凝胶接触的电极和测量所述电极与气凝胶之间电信号变化的的电信号测量装置。其中，所述气凝胶为弹性导电气凝胶；所述弹性导电气凝胶材料具有一定的导电性、具有良好的弹性并具有多孔网络结构。本发明提供的气凝胶压力传感器不仅具有较大的工作范围和很强的探测能力，同时也具有较低的布置成本；适合作为人体健康信号的监测和机械仿生手的触觉传感器。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，特别涉及一种气凝胶压力传感器。

背景技术

压力是生产和生活中常需要进行测量或者进行动态监测的物理量，现有的常见的压力传感器有金属应变片压力传感器、陶瓷压力传感器、扩散硅压力传感器、压电压力传感器以及半导体压力传感器等。这些压力传感器采用的敏感材料，比如钢铁、硅等具有高的杨氏模量和低的灵敏系数，从而导致这几类传感器对小压力的探测能力弱，也就是探测下限较高，高达数个kPa。近些年来发展的采用杨氏模量较小的掺入碳或者金属颗粒的导电橡胶作为敏感材料的新型压力传感器与传统的压力传感器相比，具有更低的探测下限，约100Pa，而10Pa左右对应人触觉上的轻轻的触碰，所此类传感器也无法和人的自然皮肤触觉探测下限相比拟。同时，传统的压力传感器结构单一；电极和敏感材料之间需要银胶等粘结剂来固定以减少界面接触电阻的影响，所以电极不能活动的，不能测量任意方向上的压力；难以满足压力探测领域的需求的飞速发展。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提出了一种探测下限低的、高灵敏度的、可探测全向压力的压力传感器。

特别地，本发明提供的一种气凝胶压力传感器，

其基于气凝胶材料制备，组成单元包括：

气凝胶；

电极；和

电信号测量装置；

所述的电信号测量为测量所述电极与气凝胶之间接触电信号及其变化。

其中，所述气凝胶为弹性导电气凝胶；所述弹性导电气凝胶材料具有一定的导电性、具有良好的弹性并具有多孔网络结构。

进一步地，当所述的传感器的测量电路导通时，所述电极和气凝胶之间直接接触；

可选地，所述电极和气凝胶之间不存在粘结剂；可选地，所述电极和气凝胶之间无机械连接固定。

进一步地，所述气凝胶的电导率大于0.01S/m。

可选地，气凝胶的电导率范围包括0.01S/m-0.05S/m。

可选地，气凝胶的电导率范围包括0.05S/m-0.1S/m。

可选地，气凝胶的电导率范围包括0.1S/m-1S/m。

可选地，气凝胶的电导率范围包括1S/m-45S/m。

可选地，气凝胶的电导率范围包括45S/m-55S/m。

可选地，气凝胶的电导率范围包括55S/m-100S/m。

可选地，气凝胶的电导率范围包括100S/m-1000S/m。

可选地，气凝胶的电导率范围包括大于1000S/m。

进一步地，所述气凝胶在加载一定的压缩应变后能完全回复或者部分回复；

优选地，所述的气凝胶回复应变占加载应变的比例可调。

可选地，所述的气凝胶回复应变占加载应变的比例包括0.1-20％。

可选地，所述的气凝胶回复应变占加载应变的比例包括20-40％。