[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，结构依次包括：第一电极层、第一可压缩电阻层、柔性导电高分子层、第二可压缩电阻层、第二电极层，所述第一电极层、第二电极层为导电织物，与外部测量电路连接，所述第一可压缩电阻层、第二可压缩电阻层为具有多个等间距凸起物的导电材料，该导电材料为柔性可压缩，所述柔性导电高分子层的电阻值恒定。本方案通过采用柔性材料构建特殊的压力传感器结构，使传感器能够适用于任意柔性环境中的压力检测，同时传感器材质轻便、灵敏度高、制作成本低，可广泛应用于可穿戴、医疗康复、汽车安全监测领域等。

技术领域

本发明属于传感器设备技术领域，具体涉及一种柔性压力传感器及其制备方法。

背景技术

随着智能消费电子产品的应用和普及，传感器作为必不可缺的核心器件将对未来智能产品的设计和发展方向带来重要的影响。在某些特殊环境与特殊信号下针对气体、压力、湿度等这些被测量的范围、精度和稳定情况等各性能参数的期望值和理想化的要求逐步提高，传感器的应用需求也越来越高，对普通传感器提出了新的挑战。近年来随着柔性基质材料的发展，新型传感器的研发开始向能够满足柔韧、延展、可自由弯曲甚至折叠、便于携带、可穿戴等需求的方向发展。新型的柔性传感器结构形式灵活，具有较好的柔韧性和延展性能够根据不同的检测环境及条件进行布置，并且对复杂的被测量进行检测，可应用于医疗健康监测、运动监测、医疗复健康复、人机接口等新兴电子产品领域。

传统的压力传感器根据采用的感知元件及传感机理一般分为压阻式传感器、压电式传感器和电容式传感器，柔性压力传感器因柔性基材的性质较多为压阻式传感器和复合式传感器。在柔性基材的选择中，聚二甲基硅氧烷、聚偏氟乙烯、硅橡胶、聚酰亚胺等材料常作为柔性压力传感器的基底材料，具有较好的柔韧性、导电性及压阻特性。现有的柔性压力传感器在应用于阵列式检测环境中，因传感器结构和柔性基底材料的限制，其灵敏性和柔韧性不高，无法准确应用于柔性材料的检测环境中。

发明内容

本发明的目的在于，针对如何克服上述现有技术存在的问题，提供一种柔性压力传感器及其制备方法，以及一种阵列式柔性压力传感器，该传感器均采用柔性材料实现，灵敏度高，柔韧轻便，可广泛应用于可穿戴领域内的压力检测。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案包括以下各方面。

一种柔性压力传感器，结构依次包括：第一电极层、第一可压缩电阻层、柔性导电高分子层、第二可压缩电阻层、第二电极层，所述第一电极层、第二电极层为导电织物，与外部测量电路连接，所述第一可压缩电阻层、第二可压缩电阻层为具有多个等间距凸起物的导电材料，该导电材料为柔性可压缩，所述柔性导电高分子层的电阻值恒定。

进一步的，所述第一电极层、第二电极层的厚度为0.01mm～0.1mm，第一可压缩电阻层、第二可压缩电阻层的厚度为0.01mm～0.1mm，柔性导电高分子层的厚度为0.02mm～0.1mm。

进一步的，所述第一可压缩电阻层、第二可压缩电阻层的凸起物之间的间距为0.01mm～0.5mm。

更进一步的，所述凸起物为导电织物或导电高分子材料。

更进一步的，所述第一可压缩电阻层、第二可压缩电阻层的凸起物的面积大小为0.0001mm²～0.25mm²。

进一步的，所述导电高分子层的成分按照质量百分数比例包括：聚烯烃共聚物45～60％，导电填料30～45％，无机助剂2～4％，钛酸酯偶联剂4～6％，增塑剂0.8～2％，抗氧剂0.4～1.2％。

更进一步的，所述聚烯烃共聚物为聚丙烯和聚乙烯的共混物，共混比例为1:1，导电填料为石墨、炭黑、碳纳米管中的任意一种或多种，优选采用炭黑实现。