[发明专利]一种微结构柔性压力传感器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种微结构柔性压力传感器及其制备方法，所述柔性压力传感器包括叠层设置的两个以上的压力传感层，所述压力传感层为包括纤维布基体以及沉积在所述纤维布基体表面的纳米导电材料；所述制备方法包括以下步骤：配制纳米导电材料分散液；将所述纤维布基体浸入所述纳米导电材料分散液中，通过电沉积工艺使所述纳米导电材料沉积在所述纤维布基体表面；对进行电沉积后的所述纤维布基体干燥处理，制备获得压力传感层；将两个以上的所述压力传感层叠层封装并引出电极，制备获得所述微结构柔性压力传感器。本发明提供的微结构柔性压力传感器，采用叠层设置的两个以上压力传感层，提升了微结构压力传感器的灵敏度并具有更宽的线性范围。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，尤其涉及一种微结构柔性压力传感器及其制备方法。

背景技术

压力传感器作为现代工业制造的基础器件之一，它可以将外部环境中压力产生的刺激信号转换为可以收集的电信号。在人们的生产实践活动中可以利用压力传感器作为一种反馈装置监测各种行为，因此其广泛应用于各种领域，包括航天工程、交通运输、石油管道、海洋科考、机器检测、国防安全等多种行业。近十几年来，随着新材料、新技术、新设备等在压力传感器领域的大量应用，压力传感器的研究也逐渐向更加便捷、弯折度好、多应用场景、复杂使用条件等方向深入及展开。其中柔性压力传感器的最新进展使其在电子皮肤、人机交互、人工智能、机器人学习、智能穿戴、健康监测等领域有着广阔的使用前景。

传统的单一微结构的压力传感器，其性能往往不能满足人们的需求。它们往往在某一方面表现出比较良好的性质，例如微半圆柱结构其具有良好的灵敏度，但是又会损失一定的线性范围；又例如微金字塔结构其具有很好的线性范围，但是又会损失一定的灵敏度。

传统的单一微结构的压力传感器，无法兼具高灵敏度与宽线性范围，因此制备出兼具高灵敏度与宽线性范围的压力传感器是需要解决的问题。

发明内容

鉴于现有技术存在的不足，本发明提供了一种微结构柔性压力传感器，以解决现有的微结构压力传感器无法兼具高灵敏度与宽线性范围的问题。

为了解决以上问题，本发明提供了一种微结构柔性压力传感器，所述柔性压力传感器包括叠层设置的两个以上的压力传感层，所述压力传感层为包括纤维布基体以及沉积在所述纤维布基体表面的纳米导电材料。

优选地，所述纤维布基体的厚度为400μm～600μm。

优选地，所述纤维布基体为聚酰亚胺纤维布或碳布，所述纳米导电材料为碳纳米管或石墨烯或金属纳米颗粒。

优选地，所述纳米导电材料为采用混合强酸溶液改性的碳纳米管或石墨烯。

本发明还提供了一种如上所述的微结构柔性压力传感器的制备方法，包括以下步骤：

S10、配制纳米导电材料分散液；

S20、将所述纤维布基体浸入所述纳米导电材料分散液中，通过电沉积工艺使所述纳米导电材料沉积在所述纤维布基体表面；

S30、对进行电沉积后的所述纤维布基体干燥处理，制备获得压力传感层；

S40、将两个以上的所述压力传感层叠层封装并引出电极，制备获得所述微结构柔性压力传感器。

优选地，所述步骤S10包括：将纳米导电材料溶解于无水乙醇中，然后进行超声处理，获得所述纳米导电材料分散液。

优选地，所述步骤S10中，纳米导电材料与无水乙醇的质量比为3～10:10000。

优选地，所述步骤S20中，将所述纤维布基体黏附于导电板上，通过电泳工艺使所述纳米导电材料沉积在所述纤维布基体表面；所述电泳工艺的电压为5V～30V，时间为0.5h～4h。