一种柔性电容式压力传感器的制备方法及其传感器.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115901024A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211331254.2(22)申请日2022.10.28(71)申请人山东科技大学地址266590山东省青岛市黄岛区前湾港路579号(72)发明人张坤张鹏黄梁松李玉霞张建王硕王新龙(74)专利代理机构青岛智地领创专利代理有限公司37252专利代理师陈海滨(51)Int.Cl.G01L1/14(2006.01)A61B5/11(2006.01)A61B5/00(2006.01)A61F2/54(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种柔性电容式压力传感器的制备方法及其传感器(57)摘要本发明公开了一种柔性电容式压力传感器的制备方法及传感器，制备方法包括以下步骤：制备介电层，介电层上下表面具有多孔半球体阵列微结构，半球体阵列使用模具实现，多孔结构通过溶解NaCl实现；采用丝网印刷工艺制备电极层，使用PI胶带封装传感器。传感器包括上封装层、上电极层、介电层、下电极层以及下封装层。传感器制作工艺简单，成本较低，可大规模生产。相较于无微结构的介电层，其弹性性能得到了极大提升，同时其介电常数得到增大，提高了传感器的灵敏度，改善了传感器性能参数，实现了对压力的准确感知。CN115901024ACN115901024A权利要求书1/1页1.一种柔性电容式压力传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、制备介电层；选用SR、固化剂、CB以及NaCl作为介电层的制作材料，利用3D打印机打印两个具有半球槽阵列微结构的模具，将SR、CB、NaCl以及固化剂按照质量比为50：25：1：1混合搅拌，放入真空箱中抽取混合溶液中的气泡；将混合溶液分别旋涂在模具上具有微结构的一面，将两个模具有微结构的一面贴合在一起，并在其上方放置面积略大于模具的1kg重物，使两个模具贴合紧密，将模具放置于烤箱中加热固化，最后将模具放置于超声波清洗机中分离模具和介电层以及溶解NaCl，得到多孔双面微结构介电层；S2、制备电极层；以PET和导电银胶分别作为柔性基底材料和导电材料，使用丝网印刷法制作上电极层和下电极层，将电极层放置于烤箱中加热固化；S3、封装传感器；按照上电极层、介电层、下电极层的顺序组装传感器，使用PI胶带将传感器封装。2.根据权利要求1所述的一种柔性电容式压力传感器的制备方法，其特征在于，所述介电层的微结构为半球体阵列，所述半球体直径为1.5mm，相邻的两个半球体之间间隔为1.5mm。3.根据权利要求1所述的一种柔性电容式压力传感器的制备方法，其特征在于，在S1中，将混合溶液倾倒在模具上，设置旋涂速度为600r/min，旋涂时间为40s；烤箱中加热温度为50℃，加热时间为4h；在超声波清洗机中的时间为24h。4.根据权利要求1所述的一种柔性电容式压力传感器的制备方法，其特征在于，在S2中，电极层的加热温度为70℃，加热时间为20min。5.一种采用如权利要求1‑4任一项所述的制备方法制备的传感器，其特征在于，包括上封装层、上电极层、介电层、下电极层以及下封装层，所述介电层上下表面均具有微结构，所述微结构为半球体阵列且具有多孔。6.根据权利要求5所述的一种传感器，其特征在于，当传感器受到压力时，极板间距改变，传感器电容改变，实现对压力的感知，其电容表达式为：其中，ε0为真空介电常数，εr为介电层的相对介电常数，A为上下电极层的正对面积，d为上下电极层的间距。2CN115901024A说明书1/4页一种柔性电容式压力传感器的制备方法及其传感器技术领域[0001]本发明涉及柔性传感器技术领域，具体涉及一种柔性电容式压力传感器的制备方法及其传感器。背景技术[0002]近年来，由各种可穿戴柔性压力传感器所组成的电子产品因其在便携式人体运动检测和假肢手等方面的潜在应用而受到广泛关注,其适应于各种复杂的情况且具有体积小、重量轻、易于携带等特点，使柔性压力传感器近年来得到了迅速发展。根据能量和信号转换机理，柔性压力传感器主要可分为三类：电阻式、压电式、电容式。其中柔性电容式传感器由于结构简单、驱动电压小、工作稳定和动态响应好而受到人们的广泛关注。[0003]灵敏度作为柔性电容式压力传感器的一个重要的性能指标，其对传感器性能有着重要的影响。如何提高柔性电容式压力传感器的灵敏度是当前的一个研究热点。发明内容[0004]针对现有技术中存在的上述问题，本发明提出了一种柔性电容式压力传感器的制备方法及其传感器，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。[0005]为了实现上述目的1，本发明采用如下技术方案：[0006]一种柔性电容式压力传感器的制备方法，包括以下步骤：[0007]S1、制备介电层；[0008]