[发明专利]一种液态金属柔性压力传感器及其制备方法

说明书

本发明实施例提供一种液态金属柔性压力传感器及其制备方法，该传感器包括：压力传感单元和柔性固定单元；柔性固定单元为绝缘材料制成，在柔性固定单元中设置有中空的微流道，该微流道对称分布于压力传感单元的四周；微流道中灌注有不断开的液态金属电极，液态金属电极与压力传感单元相接触；压力传感单元为柔性导电聚合物。本发明实施例提供的液态金属柔性压力传感器及其制备方法，提供了一种电阻式柔性压力传感器，在能够实现精准测压的同时，可以在较大的形变下保持原有的性能，且制作简单，应用范围广。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种液态金属柔性压力传感器及其制备方法。

背景技术

压力传感器作为最常见的传感器类型之一，是将压力转化为电信号并输出的电子器件。压力的检测需求广泛，压力传感器的原理也多种多样。随着各种柔性材料的发展，出现了各类柔性压力传感器。这类压力传感器整体具有柔性，能承受较大的机械变形而保持原有的性能，可以直接应用于医学、可穿戴设备等，具有很大的应用前景。

柔性压力传感器主要有电容式、电阻式、压电式几种。与电容式传感器相比，电阻式传感器的结构更简单，检测结果更稳定，更准确，可以应用在更广泛的范围；与压电式传感器相比，成本低、结构简单、精度更高。综合来说，柔性电阻压力传感器结构简单、测量精确，有巨大的应用潜力。

发明内容

为了能有效的在精准测量压力的前提下，还能够在较大形变下保持原有性能，本发明实施例提供了一种液态金属柔性压力传感器及其制备方法。

一方面，本发明实施例提供一种液态金属柔性压力传感器，包括：压力传感单元和柔性固定单元；所述柔性固定单元为绝缘材料制成，在所述柔性固定单元中设置有中空的微流道，所述微流道对称分布于所述压力传感单元的四周；所述微流道中灌注有不断开的液态金属电极，所述液态金属电极与所述压力传感单元相接触；所述压力传感单元为柔性导电聚合物。

进一步地，上述柔性导电聚合物为掺杂导电物质的聚二甲基硅氧烷制成的聚合物或薄膜。

进一步地，上述导电物质为金属纳米颗粒或碳纳米颗粒。

进一步地，上述微流道对称分布于所述压力传感单元的四周，包括：所述压力传感单元为板状结构，所述微流道对称分布在所述压力传感单元的上下表面。

进一步地，上述液态金属电极的材质为镓基合金、镓或汞。

进一步地，上述柔性固定单元的材质为聚二甲基硅氧烷。

进一步地，上述微流道为密闭结构，每个所述微流道的出入口均设置有引出导线。

另一方面，本发明实施例提供一种液态金属柔性压力传感器的制备方法，包括但不限于以下步骤：

S11：将PDMS基础剂和PDMS固化剂按设定质量比进行混合，获取液态混合聚合物；

S12：将导电纳米颗粒加入所述液态混合聚合物并混合均匀后，基于悬膜或倒模工艺，固化制成预设形状的压力传感单元；

S13：基于软光刻技术，在柔性绝缘材质的基底上制作出微流道的形状，并基于PDMS倒模的方式获取微流道；

S14：基于等离子键合工艺，将所述微流道与所述压力传感单元相键合；

S15：将液态金属注入所述微流道，并使所述液态金属与所述压力传感单元相接触；

S16：在每个所述微流道的出入口设置引出导线，并对所述出入口进行密封处理。

又一方面，本发明实施例还提供另一种液态金属柔性压力传感器的制备方法，包括但不限于以下步骤：

S21：将PDMS基础剂和PDMS固化剂按设定质量比进行混合，获取液态混合聚合物；