[发明专利]一种电阻式高灵敏柔性压力传感器件

说明书

本发明提供了一种电阻式高灵敏柔性压力传感器件，包括叠层设置的第一柔性薄膜基底、压敏层、环形电极层和第二柔性薄膜基底，其中，所述压敏层位于所述第一柔性薄膜基底、环形电极层之间，所述环形电极层位于所述压敏层、第二柔性薄膜基底之间，所述环形电极层包括环形电极和电极引出端，所述环形电极与所述电极引出端连接，所述第一柔性薄膜基底与所述第二柔性薄膜基底通过粘性材料封装，所述压敏层包括位于同一平面的外圈压敏层和内圈压敏层，所述外圈压敏层的直径大于所述内圈压敏层，所述内圈压敏层的表面电阻大于所述外圈压敏层的表面电阻。本发明的有益效果是：兼具较高灵敏度与量程输出曲线无突变。

技术领域

本发明涉及传感器件，尤其涉及一种电阻式高灵敏柔性压力传感器件。

背景技术

柔性电子器件是将有机和或无机材料电子器件制作在柔性或可延展基板上的新型电子技术，相比传统电子，柔性电子本身可发生一定程度上的形变，以满足特殊工作环境的要求，具备一定的灵活性。传感器作为一种能够将被测信号按照一定规律转换为电信号并输出的装置，被广泛应用于航天、船舶、医疗、军事等领域，而柔性传感器能够既保留传感器的基本性能，同时器件能够在一定范围内保持柔性。随着新技术革命的到来，世界开始进入信息时代，高灵敏柔性压力传感器能够作为一种消费电子，可将压力信号实时采集、记录，实现人机交互。

目前现有的柔性薄膜压力传感器中，大部分基于外力作用下，叉指电极与压敏层接触程度，输出相应的可测量电阻，实现传感功能。这类传感器两个问题：

一、灵敏度与量程调控难以兼容：通过降低压敏层表面电阻提升传感器敏感度，会导致极限输出电阻降低，有效量程过小；反之提升压敏层表面电阻，能够提升传感器的量程，但会大幅牺牲测量灵敏度。

二、诸多应用场景中，传感器受力载荷是由中心开始向四周扩散，而传统的叉指图案电极，在中心部位电极间距小（或电极密度大），即在轻度按压下，中心区电极与压敏材料发生接触，输出电阻就会出现急剧降低，从而导致输出存在突变问题。

因此，如何获得一个兼具较高灵敏度与量程输出曲线无突变的柔性压力传感器是目前亟待解决的技术难点。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种电阻式高灵敏柔性压力传感器件。

本发明提供了一种电阻式高灵敏柔性压力传感器件，包括叠层设置的第一柔性薄膜基底、压敏层、环形电极层和第二柔性薄膜基底，其中，所述压敏层位于所述第一柔性薄膜基底、环形电极层之间，所述环形电极层位于所述压敏层、第二柔性薄膜基底之间，所述环形电极层包括环形电极和电极引出端，所述环形电极与所述电极引出端连接，所述第一柔性薄膜基底与所述第二柔性薄膜基底通过粘性材料封装，所述压敏层包括位于同一平面的外圈压敏层和内圈压敏层，所述外圈压敏层的直径大于所述内圈压敏层，所述内圈压敏层的表面电阻大于所述外圈压敏层的表面电阻。

作为本发明的进一步改进，所述压敏层印制在所述第一柔性薄膜基底的表面，所述环形电极层印制在所述第二柔性薄膜基底的表面。

作为本发明的进一步改进，所述外圈压敏层和内圈压敏层组合形成一个完整圆形，所述压敏层、环形电极之间设有空隙。

作为本发明的进一步改进，所述压敏层为与所述第一柔性薄膜基底同步变形的具有压敏效应的材料制成，所述压敏层主要由高分子材料与导电材料混合而成。

作为本发明的进一步改进，所述压敏层中内圈压敏层的导电材料掺杂浓度范围为2-4wt%，所述压敏层中外圈压敏层的导电材料掺杂浓度范围为4-7.5wt%。

作为本发明的进一步改进，所述压敏层的高分子材料为氯化丙烯类树脂、聚氨酯类树脂、环氧树脂、酚醛树脂、有机硅树脂中的任意一种，所述压敏层的导电材料为碳纳米管、碳纤维、导电碳粉、石墨烯中的任意一种。