[发明专利]一种主动式压力传感器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种主动式压力传感器及其制备方法。该主动式压力传感器包括第一金属电极层；第二金属电极层，与所述第一金属电极层相对设置；柔性有机介电层，位于所述第一金属电极层和所述第二金属电极层之间；所述柔性有机介电层在朝向所述第二金属电极层的一侧设置有多个凹槽结构。当所述第一金属电极层背离所述第二金属电极层的一侧表面受到压力时，所述柔性有机介电层发生形变，所述凹槽结构的槽底和/或侧壁与所述第二金属电极接触摩擦产生电荷，这样所述第一金属电极层与所述第二金属电极层之间产生电势差，实现了无需外部电路供电的压力传感器设计。

技术领域

本发明实施例涉及传感器技术，尤其涉及一种主动式压力传感器及其制备方法。

背景技术

随着人类生产生活的不断发展，人们越来越关注自身的健康。随着人口的老龄化趋势，社会福利和卫生保健给社会经济体系带来了沉重的负担。实时监测可以提供人体健康状况的生理信号，如脉搏、心率、呼吸频率、足底压等，对疾病的预防、诊断和治疗具有重要意义。因此，迫切需要开发经济有效的健康监测技术。

脚是人体的“第二颗心脏”，通过检测步行时足底与支撑面之间的压力大小及分布，可反映人体下肢乃至全身的结构、功能及运动控制等情况。传统的足底压力监测系统或者压力监测系统，由于受限于功耗和电池的寿命，不能实现长时间连续监测。

发明内容

本发明提供了一种主动式压力传感器及其制备方法，以实现无需外部电路供电的压力传感器设计。

第一方面，本发明实施例提供了一种主动式压力传感器，该主动式压力传感器包括：

第一金属电极层；

第二金属电极层，与所述第一金属电极层相对设置；

柔性有机介电层，位于所述第一金属电极层和所述第二金属电极层之间；所述柔性有机介电层在朝向所述第二金属电极层的一侧设置有多个凹槽结构；

其中，在所述第一金属电极层背离所述第二金属电极层的一侧表面受到压力时，所述柔性有机介电层发生形变，所述凹槽结构的槽底和/或侧壁与所述第二金属电极接触摩擦产生电荷，所述第一金属电极与所述第二金属电极之间产生电势差。

可选的，所述凹槽结构为拱形结构；

所述拱形结构的孔径d的取值范围为：0.3mm≤d≤0.8mm。

可选的，所述柔性有机介电层的杨氏模量E的取值范围为：0.01GPa≤E≤0.1GPa。

可选的，所述柔性有机介电层包括：

柔性基底层；

柔性孔状层，位于所述柔性基底层一侧的柔性孔状层；所述柔性孔状层包括多个开口结构；所述开口结构与所述柔性基底层构成所述凹槽结构。

可选的，所述第一金属电极层包括铜箔或者铝箔；所述第一金属电极层的厚度h1的取值范围为：10μm≤h1≤30μm；

所述第二金属电极层包括铜箔或者铝箔；所述第二金属电极层的厚度h2的取值范围为：10μm≤h2≤30μm。

可选的，该主动式压力传感器还包括：负载、第一连接导线和第二连接导线；

所述负载的一端通过所述第一连接导线与所述第一金属电极层电连接，所述负载的另一端通过所述第二连接导线与所述第二金属电极层电连接。

第二方面，本发明实施例还提供了一种主动式压力传感器的制备方法，用于制备上述第一方面所述的主动式压力传感器，该制备方法包括：

提供一模具；

在所述模具中形成所述柔性有机介电层；所述柔性有机介电层在朝向所述第二金属电极层的一侧设置有多个凹槽结构；