[发明专利]柔性电容式压力传感器及其制备方法

说明书

本发明公开一种柔性电容式压力传感器及其制备方法，涉及传感器件技术领域，其中，柔性电容式压力传感器由下至上依次包括：第一柔性电极、第一柔性介质层和第二柔性电极，第一柔性电极和第二柔性电极均包括具有褶皱表面的柔性基底和分散在褶皱表面上的金属纳米线。由于柔性电极包括具有褶皱表面的柔性基底，且该柔性基底的褶皱表面上分散有金属纳米线，即使在柔性电极被拉伸的情况下，褶皱展开，分散在褶皱表面上的金属纳米线的密度仍能保持柔性电极良好的导电性能，因此能保证该传感器的灵敏度基本不变，另外，柔性基底的褶皱可以减少拉伸应力，更便于拉伸，使得该传感器具有较好的延展性。

技术领域

本发明涉及传感器件技术领域，尤其涉及一种柔性电容式压力传感器及其制备方法。

背景技术

随着人工智能和物联网技术的迅速发展，柔性压力传感器作为运动监测、健康监护、医疗诊断、触觉感知等可穿戴电子设备中的关键元器件受到了科研界和产业界的广泛关注。柔性电容式压力传感器由于具有灵敏度高、响应速度快和滞后性低等优点，具有广泛的应用前景。

但是，这类传感器在实际应用过程中也出现了诸多的实用性问题。比如，当柔性电容式压力传感器应用在人体健康监护或者触觉感知时，由于人体皮肤是有一定的延展性的，而目前的柔性电容式压力传感器却难以同人体皮肤一同延展，导致其监测结果发生错误。个别的柔性电容式压力传感器虽然在一定程度上能和人体皮肤共同延伸，并能进行监测。但是，在延伸后，其灵敏度却迅速下降，也同样会导致测试误差。

发明内容

本发明提供一种柔性电容式压力传感器，既具有较好的延展性又能在延伸后，保持灵敏度基本不变。

本发明提供的一种柔性电容式压力传感器，由下至上依次包括：第一柔性电极、第一柔性介质层和第二柔性电极，所述第一柔性电极和所述第二柔性电极均包括具有褶皱表面的柔性基底和分散在所述褶皱表面上的金属纳米线。

进一步地，上述的柔性电容式压力传感器还包括覆盖在具有所述金属纳米线的所述褶皱表面上的第二柔性介质层。

可选地，所述第二柔性介质层由聚二甲基硅氧烷制成。

可选地，所述柔性基底和所述第一柔性介质层均由聚二甲基硅氧烷制成。

可选地，所述金属纳米线为铜纳米线。

本发明提供的一种柔性电容式压力传感器的制备方法，包括：(1)制备柔性电极，所述柔性电极包括具有褶皱表面的柔性基底和分散在所述褶皱表面上的金属纳米线；(2)制备第一柔性介质层；(3)将所述第一柔性介质层封装在两个所述柔性电极之间，并从所述柔性电极上引出电极引线。

进一步地，所述步骤(1)包括：(a)将基底材料拉伸后，放置在紫外臭氧环境下辐照；(b)将仍在拉伸状态的所述基底材料进行清洗，随后进行烘干；(c)将所述金属纳米线均匀分散在液态有机物中形成纳米线有机液，然后将所述纳米线有机液喷涂在已烘干的所述基底材料表面，并风干；(d)将喷涂后的所述基底材料上包覆在所述金属纳米线周围的有机物去除；(e)将所述基底材料进行固化；(f)将拉伸的所述基底材料释放到自然状态，形成具有所述褶皱表面的所述柔性基底，所述金属纳米线分散在所述褶皱表面上。

可选地，在所述步骤(d)和所述步骤(e)之间还包括：(g)形成第一介质材料溶液；(h)将所述第一介质材料溶液旋涂在所述金属纳米线上，形成第二柔性介质层。

可选地，所述第二柔性介质层由聚二甲基硅氧烷制成。

进一步地，所述步骤(2)包括：(A)形成第二介质材料溶液；(B)将所述第二介质材料溶液旋涂在表面光滑的基片上；(C)固化所述基片上的所述第二介质材料溶液，形成所述第一柔性介质层；(D)将所述第一柔性介质层从所述基片上剥离。

可选地，所述柔性基底和所述第一柔性介质层均由聚二甲基硅氧烷制成。

可选地，所述金属纳米线为铜纳米线。