[发明专利]压力传感器及其制备方法、应用和颅内压检测设备

说明书

本发明涉及一种压力传感器及其制备方法、应用和颅内检测设备。上述压力传感器包括：弹性聚合物层和填充在弹性聚合物层内部的液态金属，弹性聚合物层内部设有蛇形通道，液态金属填充在蛇形通道内。上述压力传感器具有柔性且灵敏度高。

技术领域

本发明涉及传感器领域，特别是涉及一种柔性压力传感器及其制备方法、应用和颅内压检测设备。

背景技术

压力传感器是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成输出的电信号的器件或装置。传统的压力传感器以机械结构型的器件为主，以弹性元件的形变指示压力，但这种结构尺寸大、质量重，不能提供电信号输出。因此，近年来相关专家们正致力于研发具有较好柔韧性、稳定可靠的压力传感器。对于柔性压力传感器的研发可基于多种工作原理，包括压阻式、电容式、压电式等，其所用的基础材料也是种类繁多，包括纳米线、碳纳米管、聚合物纳米纤维、金属纳米颗粒、石墨烯等。长期以来，传感器的材料通常采用的是固体金属材料，但是固体金属材料往往存在质地坚硬、柔韧性差、灵敏度低等缺点。

发明内容

基于此，有必要提供一种灵敏度高且柔韧性好的压力传感器。

此外，还提供一种压力传感器的制备方法、应用和颅内压检测设备。

一种压力传感器，包括：弹性聚合物层和填充在所述弹性聚合物层内部的液态金属，所述弹性聚合物层内部具有蛇形通道，所述液态金属填充在所述蛇形通道内。

在其中一个实施例中，所述蛇形通道的宽度为1μm～1cm，所述蛇形通道的高度为1μm～1cm，所述蛇形通道的长度为500μm～3m。

在其中一个实施例中，所述蛇形通道的宽度为300μm～2000μm，所述蛇形通道的高度为50μm～2000μm，所述蛇形通道的长度为200mm～2000mm。

在其中一个实施例中，所述弹性聚合物层的厚度为10μm～5mm。

在其中一个实施例中，所述弹性聚合物层的厚度为200μm～1000μm。

在其中一个实施例中，所述液态金属包括水银、镓、铷、铯及镓基合金中的一种，所述镓基合金包括镓铟合金及镓铟锡合金中的一种。

在其中一个实施例中，所述弹性聚合物层的材料包括聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇、聚偏氟乙烯、聚酯、硅胶、聚碳酸酯、热塑性聚氨酯弹性体橡胶及聚乳酸中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述压力传感器还包括两个引线，两个所述引线分别与所述蛇形通道的两端连接，且两个所述引线均插入所述液态金属内，以传输所述液态金属的电阻变化。

一种压力传感器的制备方法，包括如下步骤：

提供模板，所述模板具有蛇形通道；

在所述模板的所述蛇形通道内填充液态金属，然后冷却使所述液态金属凝固；

将凝固后的液态金属与模板剥离，得到固态金属；及

将所述固态金属层叠在第一弹性聚合物层上，然后在所述固态金属上层叠第二弹性聚合物层，以完全包裹所述固态金属，得到压力传感器。

在其中一个实施例中，所述在所述固态金属上层叠第二弹性聚合物层的步骤包括：

在所述固态金属表面覆盖前驱体，得到层叠件，其中，所述前驱体包括制备所述第二弹性聚合物层的预聚物和固化剂；及

对所述层叠件中的所述前驱体进行固化处理，以形成所述第二弹性聚合物层。

在其中一个实施例中，所述对所述层叠件中的所述前驱体进行固化处理的步骤包括：对所述层叠件进行加热处理，加热的温度为20℃～500℃。