[发明专利]一种柔性压力传感器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种柔性压力传感器及其制备方法。柔性压力传感器包括用于作为柔性传感器的基础底座的柔性基底、用于将施加在所述柔性压力传感器上的压力信号转换成电信号的导电织物和用于输出所述电信号的电极层，其中，导电织物包括纺织物和导电填料，导电填料包括导电聚合物和导电微结构材料。本发明实施例所提供的柔性传感器采用了多种导电材料复合而成的导电织物，对压力有明显的电学响应特性，同时兼具宽的检测范围和高的灵敏度。

技术领域

本发明涉及传感器的技术领域，特别是涉及一种柔性压力传感器及其制备方法。

背景技术

随着电子信息时代的来临，物联网正在逐渐进入人们生活的方方面面。作为物联网触角的传感器随之迎来了迅猛发展，传感器在机械损伤感应、气体泄漏监测、质量监测、运动监测等方面被广泛的应用。传统的传感器大多是由金属材质或者无机半导体材质构成，测量范围窄，柔韧性差，不能满足复杂的传感场景需求。此外，传统的传感器复杂的制备工艺和高昂的制造成本也制约了其进一步的应用和发展。

柔性压力传感器是近年来研发的方向，其工作原理是将一系列力学信号(如外加压力等)转换为依据传感器电阻变化而变化的电信号；通过施加外力，改变感测材料的导电路径而产生电阻效应，从而改变电阻值；通过预先建立的检测电路，可根据电信号的变化直接检测电阻，从而检测力学信号的变化。柔性压力传感器具有检测范围广、信号易获取及实验测试设备简单等优势。

在实际使用过程中，宽的检测范围和高的灵敏度往往不能兼具，在拥有宽的检测范围时，灵敏度不高；反之亦然。这极大地限制了柔性传感器在人工智能、人机交互和运动检测领域的应用。另外，高昂的制作成本和复杂的制备工艺是制约柔性传感器广泛应用的另一难题。

因此，针对上述技术问题，有必要提供同时兼具宽的检测范围和高的灵敏度，兼顾低成本的柔性传感器及其制备方法。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种同时兼具宽的检测范围和高的灵敏度，兼顾低成本的柔性传感器及其制备方法。本发明实施例所提供的柔性传感器采用了多种导电材料复合而成的导电织物，对压力有明显的电学响应特性，同时兼具宽的检测范围和高的灵敏度。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：一种柔性压力传感器，包括：柔性基底，用于作为柔性传感器的基础底座；导电织物，用于将施加在所述柔性压力传感器上的压力信号转换成电信号；所述导电织物包括纺织物和导电填料，所述导电填料包括多种导电材料；电极层，用于输出所述电信号。

作为本发明的进一步改进，所述纺织物包括棉质纺织物、化纤纺织物和蚕丝纺织物中的一种或者多种。

作为本发明的进一步改进，所述导电材料包括导电聚合物和导电微纳结构材料。

作为本发明的进一步改进，所述导电聚合物的材料包括聚噻吩、聚吡咯和聚苯胺中的一种或者多种。

作为本发明的进一步改进，所述导电纳米线的材料包括聚噻吩纳米线、金纳米线、铜纳米线和银纳米线中的一种或者多种。

作为本发明的进一步改进，所述柔性基底的材料包括聚二甲基硅氧烷、涤纶树脂和聚酰亚胺中的一种或多种。

作为本发明的进一步改进，所述电极层的材料包括聚噻吩纳米线、金纳米线、铜纳米线、银纳米线及导电石墨烯片中。

本发明实施例还提供一种用于制备上述任意一种柔性压力传感器的方法，包括步骤S1：在预设形状的模具上制备所述柔性压力传感器的柔性基底；步骤S2：在所述步骤S1所获得的柔性基底上，转移一层导电电极作为所述柔性压力传感器的电极层；步骤S3：在洁净的纺织物上沉积一层导电填料，制成所述柔性压力传感器的导电织物；其中，所述导电填料包括多种导电材料；步骤S4：制备一层基底，将其作为所述柔性压力传感器的封装层；所述封装层将所述导电织物和步骤S2所获得的电极层封装在一起。