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(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115931186A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202211534611.5(22)申请日2022.11.29(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市碑林区咸宁西路28号(72)发明人吴凯陈姣睿王亚强张金钰刘刚孙军(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200专利代理师范巍(51)Int.Cl.G01L1/18(2006.01)G01L9/06(2006.01)权利要求书1页说明书8页附图4页(54)发明名称一种梯度多层柔性压阻传感器及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种梯度多层柔性压阻传感器及其制备方法,包括共面金属电极,以及设置在其上的复合材料敏感层,复合材料敏感层包括自上而下依次堆叠的多层复合材料膜,复合材料膜的材料为碳纳米管聚二甲基硅氧烷,并且各复合材料膜中的碳纳米管的比重自上而下依次递减;所述共面金属电极与最上层的复合材料膜之间的各复合材料膜均包括两个间隔设置的复合材料片形成拱门结构,共面金属电极上形成有两个电极,最下层复合材料膜的两个复合材料片分别位于共面金属电极的两个电极上。所述多层复合材料膜具有比重梯度,同时实现电阻、模量及粗糙度梯度变化,该压阻传感器不仅兼具高的灵敏度和宽的响应范围以及良好的线性度,还具有结构简单、制备简便等特点。CN115931186ACN115931186A权利要求书1/1页1.一种梯度多层柔性压阻传感器,其特征在于,包括共面金属电极,以及设置在其上的复合材料敏感层,复合材料敏感层包括自上而下依次堆叠的多层复合材料膜,复合材料膜的材料为碳纳米管聚二甲基硅氧烷,并且各复合材料膜中的碳纳米管的比重自上而下依次递减;所述共面金属电极与最上层的复合材料膜之间的各复合材料膜均包括两个间隔的复合材料片,共面金属电极层上形成有两个电极,最下层复合材料膜的两个复合材料片分别位于共面金属电极的两个电极上。2.根据权利要求1所述的一种梯度多层柔性压阻传感器,其特征在于,所述碳纳米管聚二甲基硅氧烷复合材料层为单壁碳纳米管或多壁碳纳米管的其中一种或两种的混合物,或经改性后掺杂于聚二甲基硅氧烷中的导电聚合物。3.根据权利要求1所述的一种梯度多层柔性压阻传感器,其特征在于,所述复合材料敏感层中复合材料膜的层数为3‑10层。4.根据权利要求1所述的一种梯度多层柔性压阻传感器,其特征在于,所述复合材料膜的厚度为50μm~500μm,并且各层的复合材料膜的厚度相同。5.根据权利要求1所述的一种梯度多层柔性压阻传感器,其特征在于,所述共面金属电极包括柔性基底,以及沉积在柔性基底一侧的两个电极。6.根据权利要求1所述的一种梯度多层柔性压阻传感器,其特征在于,所述电极厚度为1μm~5μm。7.根据权利要求1所述的一种梯度多层柔性压阻传感器,其特征在于,所述共面金属电极1的底部和最上层的复合材料膜的顶部分别设置有聚合物保护层。8.根据权利要求1所述的一种梯度多层柔性压阻传感器,其特征在于,所述复合材料膜中碳纳米管的比重为0.5wt%‑10wt%。9.一种权利要求1‑8任一项所述的一种梯度多层柔性压阻传感器的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、将液态碳聚二甲基硅氧烷均匀涂布于模具上,固化形成柔性基底;步骤2、在柔性基底上沉积形成两个电极,得到共面金属电极;步骤3、将碳纳米管粉末分散于有机溶剂中,得到碳纳米管分散液;步骤4、在碳纳米管分散液加入聚二甲基硅氧烷预聚体,充分搅拌后去除有机溶剂,得到碳纳米管聚二甲基硅氧烷预聚体的混合溶液;步骤5、在混合溶液中加入固化剂后,将混合溶液涂布于模具上,固化形成复合材料膜;步骤6、重复3‑5步骤,制备多种碳纳米管比重不同的复合材料膜;步骤7、按照碳纳米管比重递增原则,将各复合材料膜自下而上依次堆叠并结合,并将结合后的多层CNT/PDMS复合材料膜裁分为两个复合材料组,将碳纳米管比重最大CNT/PDMS复合材料膜结合在两个复合材料组的顶面,得到复合材料敏感层;步骤8、将复合材料敏感层与共面金属电极进行封装,得到梯度多层柔性压阻传感器。10.根据权利要求9所述的一种梯度多层柔性压阻传感器的制备方法,其特征在于,步骤5的混合溶液中所述聚二甲基硅氧烷预聚体与固化剂的质量比为(5‑10):1。2CN115931186A说明书1/8页一种梯度多层柔性压阻传感器及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及传感器技术领域,具体为一种梯度多层柔性压阻传感器及其制备方法。背景技术[0002]柔性可穿戴压力传感器具有生物相容性、可拉伸性、透明性、可穿戴性等优点,在电子皮肤、智能机器人、运动传感等领域具有广阔的应用前景。根据传感机理不同,柔性可穿戴压力传感器分为压阻传感器、电容传感器、压电传感器和摩擦电