[发明专利]一种压电传感器的制备方法与压电传感器

说明书

本申请公开了一种压电传感器的制备方法与压电传感器，该制备方法包括：提供压电驻极体；在压电驻极体的一侧表面上设置信号阵列单元；在压电驻极体表面未被信号阵列单元覆盖的区域设置绝缘层；在绝缘层上制作信号导线，并使信号导线与信号阵列单元连接；在压电驻极体远离信号阵列单元的一侧表面上设置地线层与地线导线，以获得压电传感器。通过上述方式，本申请能够降低传感单元数量以及尺寸对压电传感器的尺寸的限制，以及减小传感单元数量以及尺寸对检测精度的影响，通过提高传感器中阵列单元的密度，进一步提高传感信号的精度和准确性。

技术领域

本申请涉及功能材料技术领域，尤其是涉及一种压电传感器的制备方法与压电传感器。

背景技术

压电驻极体是一种具有较高压电系数且柔性良好的新型功能材料，其对动态力具有较高的检测灵敏性，因而在传感器等领域具有巨大的应用潜力。基于压电驻极体的传感器具有厚度薄、柔性良好等特点，可应用于机器人、人工皮肤等领域。

在实际运用中，压电驻极体传感器多用于触觉、振动以及摩擦力等力的检测。现有技术中，若需要同时检测多个位置的触觉、振动以及摩擦力等力的变化，或者提高动态力检测的精度和准确性，通常将压电驻极体传感器设计成阵列结构。例如，将多个分立的压电驻极体传感单元排布组合成传感器阵列。这种方法的制备流程虽然简单，但如果用于制备高密度阵列结构的传感器，所获得的传感器的尺寸以及检测精度均会受到分立传感单元尺寸的限制以及影响。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种压电传感器的制备方法与压电传感器，通过在完整的驻极体薄膜上制备信号阵列单元与信号导线，避免传感单元的压电效应失效。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是提供一种压电传感器的制备方法，该制备方法包括：提供压电驻极体；在压电驻极体的一侧表面上设置信号阵列单元；在压电驻极体表面未被信号阵列单元覆盖的区域设置绝缘层；在绝缘层上制作信号导线，并使信号导线与信号阵列单元连接；在压电驻极体远离信号阵列单元的一侧表面上设置地线层与地线导线，以获得压电传感器。

其中，在压电驻极体的一侧表面上设置信号阵列单元的步骤具体包括：基于信号阵列单元的设定参数制备信号层掩膜板；将信号层掩膜板置于压电驻极体的一侧表面上，控制金属颗粒沉积到压电驻极体表面，以形成信号阵列单元。

其中，在压电驻极体表面未被信号阵列单元覆盖的区域设置绝缘层的步骤具体包括：基于信号阵列单元的设定参数制备信号层遮盖板；利用信号层遮盖板对信号阵列单元进行遮盖处理后，控制高分子聚合物颗粒沉积到压电驻极体表面，以形成绝缘层。

其中，在绝缘层上设置信号导线，并使信号导线与信号阵列单元连接的步骤具体包括：基于信号阵列单元制备与信号阵列单元连接的信号导线掩膜板；将信号导线掩膜板置于信号阵列单元与绝缘层上，控制金属颗粒沉积到信号阵列单元与绝缘层的表面，以形成与信号阵列单元连接的信号导线。

其中，在压电驻极体远离信号阵列单元的一侧表面上设置地线层与地线导线，以获得压电传感器的步骤具体包括：控制金属颗粒沉积到压电驻极体远离信号阵列单元的一侧表面，以形成地线层；其中，地线层的位置与信号阵列单元的位置相对应，以使地线层覆盖信号阵列单元；基于地线导线与地线层的连接方式制备地线导线掩膜板；将地线导线掩膜板置于地线层所在的压电驻极体表面上，控制金属颗粒沉积到压电驻极体表面形成与地线层连接的地线导线，以获得压电传感器。

其中，提供压电驻极体的步骤具体包括：准备聚合物薄膜，对聚合物薄膜进行处理，以使聚合物薄膜具有微孔结构；对具有微孔结构的聚合物薄膜进行极化处理，以使微孔结构的相对两壁上具有极性相反的空间电荷。

其中，聚合物薄膜为具有优异介电性能的高分子聚合物。

其中，金属颗粒为具有良好导电性能的金属。

其中，高分子聚合物颗粒为具有绝缘性的高分子聚合物。