具有超高电容的柔性可穿戴压力传感器及压力传感器阵列.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113203504A(43)申请公布日2021.08.03(21)申请号202110355579.3(22)申请日2021.04.01(71)申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号(72)发明人谷国迎沈泽群(74)专利代理机构上海汉声知识产权代理有限公司31236代理人胡晶(51)Int.Cl.G01L1/14(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称具有超高电容的柔性可穿戴压力传感器及压力传感器阵列(57)摘要本发明提供了一种具有超高电容的柔性可穿戴压力传感器，包括由上至下依次设置的上部封装层，上部导电织布电极，中部支撑架，下部导电织布电极和下部封装层，所述中部支撑架内设置有中部导电水凝胶。本发明提出的压力传感器具有超高电容(可达到nF‑μF量级)，可有效抵抗环境电容噪声的干扰(pF量级)，具有高灵敏度、高信噪比的优势，可用于制备可穿戴阵列式压感皮肤。CN113203504ACN113203504A权利要求书1/1页1.一种具有超高电容的柔性可穿戴压力传感器，其特征在于，包括由上至下依次设置的上部封装层(1)，上部导电织布电极(21)，中部支撑架(4)，下部导电织布电极(51)和下部封装层(6)，所述中部支撑架(4)内设置有中部导电水凝胶(31)。2.根据权利要求1所述的具有超高电容的柔性可穿戴压力传感器，其特征在于，所述中部导电水凝胶(31)的制备方法包括如下步骤：(1)将丙烯酰胺单体与氯化钠或氯化锂按照质量比为2:3～2:3.5溶解于去离子水中，制成丙烯酰胺‑盐离子溶液；(2)配制N,N‑亚甲基双丙烯酰胺溶液作为交联剂，其溶液浓度为1.2wt％；(3)将交联剂溶液、酮戊二酸、丙烯酰胺‑盐离子溶液按照质量比为1:1.8:85～1:2:86混合并搅拌均匀，之后注入亚克力模具中，在紫外光中固化，即可制成导电水凝胶。3.根据权利要求1或2所述的具有超高电容的柔性可穿戴压力传感器，其特征在于，所述导电水凝胶(31)的厚度为2mm–4mm。4.根据权利要求1所述的具有超高电容的柔性可穿戴压力传感器，其特征在于，所述上部导电织布电极(21)和所述下部导电织布电极(51)选用表面电镀铜、镍金属的聚酯纤维织布。5.根据权利要求1所述的具有超高电容的柔性可穿戴压力传感器，其特征在于，所述中部支撑架(4)的厚度与所述中部导电水凝胶(31)的厚度相同。6.根据权利要求1或5所述的具有超高电容的柔性可穿戴压力传感器，其特征在于，所述中部支撑架(4)的材料选自硅胶、聚二甲基硅氧烷中的至少一种。7.根据权利要求1所述的具有超高电容的柔性可穿戴压力传感器，其特征在于，所述上部封装层(1)和下部封装层(6)的材料为具有强粘性的聚丙烯酸酯胶带。8.一种具有超高电容的柔性可穿戴压力传感器阵列，其特征在于，包括由上至下依次设置的上部封装层(1)，上部导电织布电极层(2)，中部导电水凝胶层(3)，下部导电织布电极层(5)和下部封装层(6)；所述上部导电织布电极层(2)包括多条等间距排布的上部导电织布电极(21)，所述下部导电织布电极层(5)包括多条等间距排布的下部导电织布电极(51)，多条所述上部导电织布电极(21)和多条所述下部导电织布电极(51)以交叉的方式排布；所述中部导电水凝胶层(3)包括多条等间距排布的导电水凝胶(31)，每条所述导电水凝胶(31)均放置在一个中部支撑架(4)中；多条所述导电水凝胶(31)与多条所述下部导电织布电极(51)以平行或交叉的方式排布。9.根据权利要求8所述的具有超高电容的柔性可穿戴压力传感器阵列，其特征在于，多条所述上部导电织布电极(21)和多条所述下部导电织布电极(51)以垂直交叉的方式排布。10.根据权利要求8所述的具有超高电容的柔性可穿戴压力传感器阵列，其特征在于，所述上部导电织布电极(21)的条数、所述导电水凝胶(31)的条数和所述下部导电织布电极(51)条数相同。2CN113203504A说明书1/4页具有超高电容的柔性可穿戴压力传感器及压力传感器阵列技术领域[0001]本发明涉及压力传感器技术领域，具体地，涉及一种具有超高电容的柔性可穿戴压力传感器及压力传感器阵列。背景技术[0002]压力传感器能够感知外界压力并将压力信号转换为电信号，在工业生产、生活等领域具有相当广泛的应用。传统的压力传感器依赖刚性电子器件，难以顺应人体皮肤等柔软界面的形变，因此其应用领域受到了一定的限制。[0003]近年来新兴的柔性压力传感器采用易变形、可拉伸的新型软体功能材料，具有良好的柔顺性和生物兼容性，可被应用于可穿戴式电子皮肤、软体机器人触觉感知等领域。[0004]柔性压力传感器的机理可分为电阻式、电容式、压电式