[发明专利]一种多模态柔性压力传感器及其制作方法

说明书

本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种多模态柔性压力传感器及其制作方法，包括第一柔性基底、水平排列或垂直叠印在第一柔性基底上的压阻式柔性传感器、压电式柔性传感器和电容式柔性传感器；本发明的多模态柔性压力传感器能同时实现动态/静态力学信息的宽范围、宽频率、高灵敏检测，本发明的制作方法采用柔性增材制造技术一体化成型，克服了目前将压阻式传感器、压电式传感器和电容式传感器三个独立的拼接或贴附在一起的缺陷。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种多模态柔性压力传感器及其制作方法。

背景技术

随着柔性电子技术的快速发展，其在智能穿戴、人机交互、医疗健康、消费电子等领域的应用需求越来越多，而在这些应用领域面临的复杂测量环境及杂加载历程下压力检测需要实现静态力和动态力的同时测量，进而更加完整、准确的获取传感器所接触的外界环境力学参量的施加情况，现有的解决方案主要是采用单一模态的传感器测量，或者将多个单一模态的压力传感器通过简单拼接或贴附在一起，或将将多个单一模态敏感材料通过混合或叠层制备，这种方案不能满足新型应用场景对小型化、超薄化、集成化、智能化的多模态柔性压力传感器的需求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的单一模态的压力传感器测量参数有限的缺陷，提供一种小型化、集成化、超薄化的多模态柔性压力传感器及其制作方法，能够同时实现动/静态等多模态力学信息检测、以及对复杂加载历程中压力或变形的大小、速率及方向的检测。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种多模态柔性压力传感器，其特征在于：第一柔性基底、水平排列或垂直叠印在所述第一柔性基底上的压阻式柔性传感器、压电式柔性传感器和电容式柔性传感器。

作为一种优选的实施方式，还包括第二柔性基底和第一柔性封装层，所述第一柔性基底的上表面上平行排列设置压阻第一电极层、压电第一电极层和电容第一电极层，所述压阻第一电极层上设置有第一压阻敏感材料层，所述压电第一电极层上设置有压电敏感材料层，所述电容第一电极层上设置有电容敏感材料层，所述压电敏感材料层的上表面印刷有压电第二电极层，所述第二柔性基底的下表面上印刷有压阻第二电极层和电容第二电极层，所述压阻第二电极层上印刷有第二压阻敏感材料层，所述第一柔性封装层的上下两面分别与第一柔性基底的上表面和第二柔性基底的下表面粘接，所述第一柔性封装层的高度使第一压阻敏感材料层和第二压阻敏感材料层之间具有间隙。

作为另一种优选的实施方式，还包括第三柔性基底、第一柔性覆盖层和第二柔性封装层，所述第一柔性基底的正面印刷有压阻第一电极层和压电第一电极层，所述压阻第一电极层上设置有第一压阻敏感材料层，所述压电第一电极层上设置有压电敏感材料层，所述压电敏感材料层的上表面印刷有压电第二电极层，所述第三柔性基底的下表面上设置有压阻第二电极层，所述压阻第二电极层上设置有第二压阻敏感材料层，所述第二柔性封装层的上下两面分别与第一柔性基底的上表面和第三柔性基底的下表面粘接，所述第二柔性封装层的高度使第一压阻敏感材料层和第二压阻敏感材料层之间具有间隙；所述第一柔性基底的下表面印刷有电容第一电极层，所述电容第一电极层的下表面设置有电容敏感材料层，所述电容敏感材料层上设置有电容第二电极层，所述电容第二电极层上覆盖第一柔性覆盖层。

作为一种优选的实施方式，还包括第四柔性基底和第五柔性基底，所述第四柔性基底上设置有电容第一电极层，所述电容第一电极层上表面粘贴有第三柔性封装层，所述第三柔性封装层内封装有电容敏感材料层；所述第五柔性基底的下表面设置有电容第二电极层，所述第三柔性封装层的上表面与所述电容第二电极层粘接；所述第五柔性基底的上表面设置有压阻第一电极层，所述压阻第一电极层的上表面设置有第一压阻敏感材料层，所述第一柔性基底的下表面设置有压阻第二电极层，所述压阻第二电极层的下表面设置有第二压阻敏感材料层，所述第一压阻敏感材料层和第二压阻敏感材料层之间通过第四柔性封装层的支撑形成间隙；所述第一柔性基底的上表面设置有压电第一电极层，所述压电第一电极层的上表面设置有压电敏感材料层，所述压电敏感材料层的上表面设置有压电第二电极层，所述压电第二电极层的表面设置第二柔性覆盖层。