[发明专利]用于动静态协同检测的压电-压阻柔性传感器及制备方法

权利要求书

1.一种用于动静态协同检测的压电-压阻柔性传感器，其特征在于，包括：

用于采集多点动态压电信号的压电单元，所述压电单元包括第一电极阵列层、压电敏感层和第二共电极层，其中，所述第一电极阵列层设置于所述压电敏感层的上表面，所述第一电极阵列层由若干呈阵列式分布的电极点组成；所述第二共电极层设置于所述压电敏感层的下表面；

用于采集静态或低频压阻信号的压阻单元，所述压阻单元包括压阻敏感层、第一电极、第二电极、上封装层和下封装层，其中，所述第一电极、所述第二电极分别对称设置于所述压阻敏感层两侧，所述上封装层和所述下封装层分别设置于所述压阻敏感层、所述第一电极和所述第二电极的上表面、下表面；所述压阻敏感层的材料为石墨纳米片修饰的多孔网络化结构聚偏氟乙烯复合材料，所述石墨纳米片采用超声扦插的方式固定于所述多孔网络化结构聚偏氟乙烯复合材料中，由嵌入多孔网络化结构的二维结构的石墨纳米片相互搭接，形成敏感的三维导电网络；所述压阻敏感层的厚度为10微米-200微米，其中，所述多孔网络化结构的单根纳米纤维直径为50纳米-2微米；

所述压电单元的第二共电极层的下表面与所述压阻单元的上封装层的上表面以面对面键合，使所述压电单元与所述压阻单元键合为一整体结构。

2.根据权利要求1所述的用于动静态协同检测的压电-压阻柔性传感器，其特征在于，所述压电单元、所述压阻单元的材料均采用柔性高分子或高分子基复合材料，使柔性传感器在受到外力作用时，整体能发生对应形变，分别产生压电阵列信号与压阻信号。

3.根据权利要求1所述的用于动静态协同检测的压电-压阻柔性传感器，其特征在于，所述压阻单元的总厚度为50微米-500微米；

所述上封装层、所述下封装层的材料均采用聚二甲基硅氧烷。

4.根据权利要求1所述的用于动静态协同检测的压电-压阻柔性传感器，其特征在于，所述压电敏感层采用聚偏氟乙烯薄膜。

5.根据权利要求1所述的用于动静态协同检测的压电-压阻柔性传感器，其特征在于，所述第二共电极层为表面镀有氧化铟锡的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜；

所述第二共电极层的厚度为20微米-100微米。

6.根据权利要求1-5任一项所述的用于动静态协同检测的压电-压阻柔性传感器，其特征在于，所述第一电极阵列层、所述第一电极和所述第二电极的材料均选用金、银、铜或导电聚合物的任一种。

7.一种权利要求1-6任一项所述的用于动静态协同检测的压电-压阻柔性传感器的制备方法，其特征在于，包括：

在压电敏感层的上表面图案化沉积金属电极，得到若干电极点以呈阵列式分布于所述压电敏感层的上表面，即得到第一电极阵列层；

将所述压电敏感层的下表面与第二共电极层的上表面键合在一起，得到压电单元；

制备压阻敏感层，包括：采用静电纺丝方法制备具有多孔网络化结构的聚偏氟乙烯薄膜；将石墨纳米片分散在去离子水溶液中超声处理，形成均匀混合的石墨纳米片水溶液，其中，所述石墨纳米片的质量分数为0.5％-2％；将制备的所述聚偏氟乙烯薄膜浸渍于所述石墨纳米片水溶液中，利用超声将所述石墨纳米片修饰扦插进所述聚偏氟乙烯薄膜的多孔网络中，构建导电网络，其中，超声修饰时间为0.5h-2h；所述压阻敏感层的厚度为10微米-200微米，其中，所述多孔网络化结构的单根纳米纤维直径为50纳米-2微米；

在制备的压阻敏感层的两侧分别对称制备第一电极、第二电极，即在所述压阻敏感层上引出左右电极；

在所述压阻敏感层、所述第一电极和所述第二电极的上表面、下表面分别旋涂上封装层、下封装层，得到压阻单元；

将所述压电单元与所述压阻单元修饰为相同尺寸，再将所述压电单元的第二共电极层下表面与所述压阻单元的上封装层以面对面键合在一起，得到柔性传感器。