[发明专利]一种电容式柔性压力传感器及其制造方法

权利要求书

1.一种电容式柔性压力传感器，包括柔性的上下基底和封装结构，其特征在于：所述上下基底相对应的表面等间隔分布有阵列化径向凸起构成的微结构，所述径向凸起截面为齿状，上下基底相对应的表面设有与其紧密贴合并具有相同微结构的导电层，所述上下导电层之间设置具有孔隙结构的电介质层，上下导电层阵列化径向凸起与电介质层相接合，上下基底导电层的一端设有分别对应于电介质层相对一端的银电极及其引线；

所述电容式柔性压力传感器的加工方法，包括以下步骤：

(1)使用激光选区熔化技术制备表面微结构化的钢质模具，所述微结构化由高度、间隔相等的阵列化径向凸起构成，所述径向凸起截面为齿状，阵列化径向凸起的高度和间隔均为0.1mm～0.2mm；

(2)将聚二甲基硅氧烷与固化剂混合液浇注在步骤(1)所制备的表面具有微结构钢质模具表面，聚二甲基硅氧烷与固化剂质量比为10:1；

(3)从钢质模具表面剥离固化后形成的聚二甲基硅氧烷基底，使钢质模具表面的微结构复制到基底表面；

(4)在具有微结构的基底表面使用化学气相沉积法沉积石墨烯薄膜作为导电层，导电层与基底表面的微结构紧密结合并具有相同的微结构；

(5)取银电极，通过导电胶使之固定于导电层的一端；

(6)将等数量的导电层固定有银电极的基底分别作为上基底和下基底，在下基底导电层表面利用3D打印技术将聚二甲基硅氧烷与固化剂混合浆料以正交方式进行打印，获得多孔结构的电介质层，电介质层线单元之间的距离为0.05-0.1mm，电介质层的厚度为0.1-0.15mm，所述聚二甲基硅氧烷与固化剂质量比为10:1；

(7)分别在上、下基底导电层的银电极连接引线；

(8)在下基底的电介质层的上表面罗列上基底，上基底的导电层与电介质层相接合，上、下基底导电层的银电极分别对应于电介质层相对的一端；

(9)封装，即得电容式柔性压力传感器。

2.根据权利要求1所述的电容式柔性压力传感器，其特征在于：所述上下基底表面分布的径向凸起其高度和间隔范围均为0.1mm～0.2mm。

3.根据权利要求1所述的电容式柔性压力传感器，其特征在于：所述电介质层的孔隙结构为正交多孔结构，线单元之间的距离为0.05-0.1mm，电介质层的厚度为0.1-0.15mm。

4.根据权利要求1所述的电容式柔性压力传感器，其特征在于：所述钢质模具材质为不锈钢。

5.根据权利要求1所述的电容式柔性压力传感器，其特征在于：所述聚二甲基硅氧烷上、下基底在真空条件下干燥固化，加热温度为80℃，固化时间为120分钟。

6.根据权利要求1所述的电容式柔性压力传感器，其特征在于：所述使用化学气相沉积法在基底表面形成石墨烯薄膜构成导电层是以乙醇作为碳源、氢气作为辅助还原气体、工作气压105Pa、沉积温度为1000℃、沉积时间为2h、使用铜或镍金属板作为生长基底，沉积完成后，使用聚甲基丙烯酸甲酯作为中介物，转移到基底表面。