[发明专利]一种石墨烯传感器封装系统

说明书

本发明提供了一种石墨烯传感器封装系统，包括：石墨烯敏感层、柔性基底层以及保护罩，石墨烯敏感层位于柔性基底层上，保护罩与所述柔性基底层封装成一体结构，从而在保护罩与石墨烯敏感层之间形成形变区；在封装结构内部垂直方向上具有高度比石墨烯敏感层高度高、比形变区高度低的凸起。通过设置封装结构和凸起，使得石墨烯传感器既有最大的灵敏度和精度，又能对敏感元件本身进行有效保护。

技术领域

本发明涉及石墨烯传感器领域，更具体地说，涉及一种石墨烯传感器封装系统。

背景技术

石墨烯作为一种二维结构的材料，具有良好的机械和电子特性。在传感器领域具有良好的应用前景。当前，石墨烯作为敏感元件被用于测量多种物理参量，制作成各类传感器。例如：光传感器，电磁传感器，力传感器，形变传感器，质量传感器，化学以及电化学传感器。这类传感器常被用于穿戴设备。

作为柔性的传感器，石墨烯常设置在柔性基底上，采用硬质外壳将此类传感器进行封装。如专利(CN103149246A)公开的石墨烯薄膜传感器封装在透气塑料外壳内。但对于测压力参数的石墨烯传感器，石墨烯敏感元件的柔性基底需要和被测表面接触，不能采用硬质外壳，通常采用柔性外膜进行简单封装。如专利(CN105708425A)公开的用于人体脉搏检测的柔性电阻式压力传感器采用外加一层PDMS薄膜覆盖方式对传感器进行封装。这样使用的柔性石墨烯传感器存在一些隐患。首先，当所测物理量压力超过额定值时，由于石墨烯敏感元件被完全覆盖，外力可能会导致石墨烯敏感元件损坏，不能正常工作；其次，石墨烯敏感元件被外膜包裹，极大的限制了其微变形能力，从而降低了传感器的灵敏度和精度；再者，由于PDMS薄膜本身是一层柔性膜，抵抗外界的能力较弱，更不能受压过大。

因此，提供一种既能保证传感器灵敏度和精度，又能对敏感元件进行有效保护的石墨烯传感器封装系统，成为现有技术急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是：提供一种石墨烯传感器封装系统，该传感器既能保证传感器的灵敏度和精度，又能对敏感元件本身进行有效保护，能够广泛应用于压力或形变测量领域。

为解决上述技术问题，一方面，本发明实施例采用一种石墨烯传感器封装系统，该传感器封装系统包括：石墨烯敏感层、柔性基底层以及保护罩，所述石墨烯敏感层位于柔性基底层上，所述保护罩与柔性基底层封装成一体结构，从而在保护罩与石墨烯敏感层之间形成形变区；在所述封装结构内部垂直方向上具有高度比所述石墨烯敏感层高度高、比所述形变区高度低的若干凸起。

作为优选，所述凸起在所述封装结构内部的所述柔性基底层上、位于所述石墨烯敏感层两侧分别间隔设置；或者在所述封装结构内部的所述保护罩对应所述石墨烯敏感层两端的内侧面上分别间隔设置。

作为优选，所述凸起的数量为偶数个。

作为优选，所述若干凸起围城框体结构，在所述封装结构内部的所述柔性基底层上、围绕所述石墨烯敏感层设置；或者在所述封装结构内部的所述保护罩对应围绕所述石墨烯敏感层的内侧面上设置。

作为优选，所述保护罩采用金属材料制成，所述凸起通过焊接工艺固定在所述保护罩上。

作为优选，所述凸起采用液晶高分子聚合物LCP材料制成，通过粘结剂固定在所述柔性基底层上。

作为优选，所述凸起剖面形状为矩形、“T”字形、等腰梯形或直角梯形。

作为优选，所述石墨烯传感器为石墨烯压力传感器。

另一方面，本发明实施例采用一种利用石墨烯传感器制作的可穿戴设备。

本发明具有以下有益效果：由于具有柔性基底层以及采用保护罩构成的封装系统，使得石墨烯传感器既能最大化传感器的灵敏度和精度，又能对敏感元件本身进行有效保护，弥补了传统石墨烯传感器易受过载及灵敏度不高的缺陷。

附图说明