[发明专利]基于碳纳米管薄膜的可穿戴压力传感器及其制造方法

权利要求书

1.一种基于碳纳米管薄膜的可穿戴压力传感器，其特征在于：

所述压力传感器包括感测机构，所述感测机构用于将待测压力的压力能转化为电能，其包括密封盒(5)、多孔陶瓷板(3)、工作电极(2)、对电极(4)及柔性聚合物薄膜(1)，所述多孔陶瓷板(3)开设有凹槽，所述对电极(4)设置在所述凹槽内；所述工作电极(2)设置在所述多孔陶瓷板(3)上，且其覆盖所述凹槽；所述凹槽用于收容电解液，所述电解液用于浸润所述工作电极(2)；所述柔性聚合物薄膜(1)设置在所述密封盒(5)上，其用于将所述多孔陶瓷板(3)、所述工作电极(2)及所述对电极(4)密封在所述密封盒(5)内；

所述工作电极(2)是采用碳纳米管薄膜制成的，所述碳纳米管薄膜的表面形成有纳米凹槽结构；所述压力传感器是采用所述碳纳米管薄膜的压力-诱导电化学电势变化特性来将压力能转化为电能的，进而所述压力传感器根据压力转化得到的电能所对应的电流与对应的压力之间的关系及当前的电流获得当前的压力，由此实现待测压力的实时监测。

2.如权利要求1所述的基于碳纳米管薄膜的可穿戴压力传感器，其特征在于：所述工作电极(2)经电解液浸润后，其表面吸附平衡电荷；待测压力通过所述柔性聚合物薄膜(1)传递到所述工作电极(2)上，使得所述工作电极(2)的电化学可用面积减小，继而使所述工作电极(2)的双电层电容发生变化，由此所述感测机构产生电势变化以将压力能转化为电能。

3.如权利要求1所述的基于碳纳米管薄膜的可穿戴压力传感器，其特征在于：压力转化得到的电能所对应的电流与对应的压力之间的关系采用以下公式表示：

I＝0.0037+0.362×(1-exp(-P/684))+0.362×(1-exp(-P/685))；

式中，I为压力转化得到的电能所对应的电流；P为电流对应的压力。

4.如权利要求1所述的基于碳纳米管薄膜的可穿戴压力传感器，其特征在于：所述碳纳米管薄膜是由非阵列碳纳米管材料经机械牵伸制备而成的。

5.如权利要求1-4任一项所述的基于碳纳米管薄膜的可穿戴压力传感器，其特征在于：所述碳纳米管薄膜的密度为520mg/cm³，轴向取向度为0.68。

6.如权利要求1-4任一项所述的基于碳纳米管薄膜的可穿戴压力传感器，其特征在于：所述柔性聚合物薄膜(1)为聚甲醛丙烯酸甲酯薄膜。

7.如权利要求1-4任一项所述的基于碳纳米管薄膜的可穿戴压力传感器，其特征在于：所述密封盒(5)是采用透明硅橡胶制成的。

8.如权利要求1-4任一项所述的基于碳纳米管薄膜的可穿戴压力传感器，其特征在于：所述压力传感器的感测范围为30Pa～330kPa，压力探测灵敏度为4.7kPa^-1，压力响应时间为100ms。

9.如权利要求1-4任一项所述的基于碳纳米管薄膜的可穿戴压力传感器，其特征在于：所述电解液为氯化钠溶液，所述氯化钠溶液的浓度为5.0M/L。

10.一种权利要求1-9任一项所述的基于碳纳米管薄膜的可穿戴压力传感器的制造方法，其特征在于，该制造方法包括以下步骤：先将对电极(4)及工作电极(2)分别设置在多孔陶瓷板(3)上，再用柔性聚合物薄膜(1)将该对电极(4)、该工作电极(2)及该多孔陶瓷板(3)密封在密封盒(5)内，由此得到该压力传感器。