[发明专利]一种柔性压力传感器及其制造方法

权利要求书

1.一种柔性压力传感器，其特征在于：包括：

两层相同形状的PDMS柔性衬底层；

每层所述PDMS柔性衬底层上以相同的排列方式间隔设置多个平面图案化电极区；

每个所述平面图案化电极区均设置有电极引线；

每层所述PDMS柔性衬底层的一个面上还具有一层PDMS膜；通过该PDMS膜，使得不同的PDMS柔性衬底层之间对应的平面图案化电极区相互分离构成多个电容结构；不同PDMS柔性衬底层上不具有平面图案化电极区的对应部分相互贴附；

所述平面图案化电极区的形状和/或尺寸和/或排布方式与所述柔性压力传感器的灵敏度和分辨率之间具有相关性。

2.如权利要求1所述的柔性压力传感器，其特征在于：所述PDMS柔性衬底层为曲面。

3.如权利要求1所述的柔性压力传感器，其特征在于：所述PDMS柔性衬底层以及PDMS膜的材料采用二甲基硅氧烷与固化剂的组合物；其中，二甲基硅氧烷与固化剂的比例为20：1～5:1。

4.如权利要求3所述的柔性压力传感器，其特征在于：所述PDMS柔性衬底层的厚度为5～500μm。

5.一种柔性压力传感器的制造方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

步骤一、在模具中灌注PDMS材料，控制温度形成不完全固化状态的PDMS柔性衬底层；

步骤二、在掩膜板的辅助下利用热蒸镀工艺，在所述不完全固化状态的PDMS柔性衬底层上镀纳米金层，以形成间隔设置的多个平面图案化电极区；

步骤三、在每个所述平面图案化电极区引出相应的电极引线；

步骤四、在所述不完全固化状态的PDMS柔性衬底层的一个表面上旋涂PDMS材料，形成一层PDMS膜，并使所述PDMS柔性衬底层与PDMS膜完全固化；

步骤五、将两层通过执行步骤一至四制造的完全固化后的PDMS柔性衬底层，以具有PDMS膜的面相对的方式进行贴合；两层所述PDMS柔性衬底层上的多个平面图案化电极区的位置与排列方式均对应相同，用于构成多个电容结构；

通过对形成的平面图案化电极区的形状和/或尺寸和/或排布方式进行控制，用于影响所述柔性压力传感器的灵敏度和分辨率。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：在所述步骤一中采用具有曲度的模具。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述PDMS柔性衬底层以及PDMS膜的材料采用二甲基硅氧烷与固化剂的组合物；其中，二甲基硅氧烷与固化剂的比例选择为20：1～5:1。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述PDMS柔性衬底层的厚度选择为5～500μm。

9.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述步骤二中形成不完全固化状态的PDMS柔性衬底层所使用的温度与固化时间选择30～90℃与0.1～3小时范围的组合。

10.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述步骤四中使所述PDMS柔性衬底层与PDMS膜完全固化所使用的温度与固化时间选择40～90℃与0.1～5小时范围的组合。

11.一种接触压力检测与接触物体识别方法，其特征在于：利用如权利要求1-4任一项所述的柔性压力传感器，并具体执行以下步骤：

步骤一、检测所述接触物体与所述柔性压力传感器接触时的压力；

步骤二、检测所述接触物体在施加压力时发生的应变；

步骤三、基于检测得到的所述压力与应变，计算接触物体材料的弹性模量；

步骤四、根据计算得到的弹性模量，识别所述接触物体的种类。