驻极体柔性触觉传感器及其制备方法与充电方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115752819A(43)申请公布日2023.03.07(21)申请号202211420893.6(22)申请日2022.11.11(71)申请人清华大学地址100084北京市海淀区清华园1号申请人泸州老窖股份有限公司(72)发明人叶雄英许佳妮曹泽元任超滕峻池刘淼林锋张宿义刘文鲁(74)专利代理机构北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)11201专利代理师季永杰(51)Int.Cl.G01L1/18(2006.01)权利要求书2页说明书10页附图4页(54)发明名称驻极体柔性触觉传感器及其制备方法与充电方法(57)摘要本发明公开了一种驻极体柔性触觉传感器及其制备方法与充电方法，该驻极体柔性触觉传感器包括：下电极基底层；下电极层，下电极层设在下电极基底层上；驻极体层，驻极体层设在下电极层上；支撑层，支撑层上具有第一凸起微结构；上电极层，上电极层形成在支撑层具有第一凸起微结构的一侧上，以使上电极层具有第二凸起微结构，上电极层具有第二凸起微结构的一侧设在驻极体层上；其中，上电极层与驻极体层之间形成有空气间隙。由此，该传感器具有高灵敏度和动态性能好等优点，同时该制备方法具有稳定可靠、成本低和容易实现等优势。CN115752819ACN115752819A权利要求书1/2页1.一种驻极体柔性触觉传感器，其特征在于，包括：下电极基底层；下电极层，所述下电极层设在所述下电极基底层上；驻极体层，所述驻极体层设在所述下电极层上；支撑层，所述支撑层上具有第一凸起微结构；上电极层，所述上电极层形成在所述支撑层具有第一凸起微结构的一侧上，以使所述上电极层具有第二凸起微结构，所述上电极层具有第二凸起微结构的一侧设在所述驻极体层上；其中，所述上电极层与所述驻极体层之间形成有空气间隙。2.根据权利要求1所述的驻极体柔性触觉传感器，其特征在于，所述第一凸起微结构和所述第二凸起微结构均具有多个，多个所述第一凸起微结构和多个所述第二凸起微结构均独立地交错排列，且多个所述第一凸起微结构中至少两个的高度不同，多个所述第二凸起微结构中至少两个的高度不同。3.根据权利要求1所述的驻极体柔性触觉传感器，其特征在于，还包括封装屏蔽层，所述封装屏蔽层包裹所述驻极体柔性触觉传感器，且所述封装屏蔽层的内壁与所述下电极基底层和所述支撑层的外表面相连。4.根据权利要求3所述的驻极体柔性触觉传感器，其特征在于，所述下电极基底层包括高分子聚合物薄膜；任选地，所述高分子聚合物薄膜包括聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷、聚氨酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯中至少之一；任选地，所述驻极体层包括高绝缘性驻极体材料；任选地，所述高绝缘性驻极体材料包括聚四氟乙烯、聚丙烯、全氟乙烯和全氟丙烯的共聚物中的至少之一；任选地，所述支撑层包括弹性材料；任选地，所述封装屏蔽层包括覆铝的聚丙烯薄膜；任选地，所述支撑层的厚度为100～250μm；任选地，所述驻极体层的厚度为10～100μm。5.一种驻极体柔性触觉传感器，其特征在于，包括：下电极基底层；下电极层，所述下电极层设在所述下电极基底层上；驻极体层，所述驻极体层设在所述下电极层上；支撑层，所述支撑层设在所述驻极体层上；上电极层，所述上电极层设在所述支撑层上；上电极基底层，所述上电极基底层设在所述上电极层上；其中，所述支撑层与所述驻极体层之间形成有空气间隙，所述支撑层上具有第一凸起微结构，所述支撑层具有第一凸起微结构的一侧设在所述驻极体层上；任选地，所述第一凸起微结构具有多个，多个所述第一凸起微结构中至少两个的高度不同。6.一种制备权利要求1‑4中任一项所述的驻极体柔性触觉传感器的方法，其特征在于，2CN115752819A权利要求书2/2页包括：(1)在下电极基底层上形成下电极层，然后在下电极层上形成驻极体层；(2)在支撑层具有第一凸起微结构的一侧上形成上电极层；(3)将所述支撑层形成所述上电极层的一侧设在所述驻极体层上；(4)通过空气间隙的空气放电给所述驻极体层表面充电，以便得到驻极体柔性触觉传感器。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述支撑层的制备过程包括：将热压模板在热压基底上进行热压，然后移除所述热压模板，以便在所述热压基底上形成凹槽，在形成有凹槽的所述热压基底的一侧上旋涂弹性材料，再进行弹性材料的固化，最后移除所述热压基底，以便得到具有至少两种不同高度的第一凸起微结构的所述支撑层。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述热压模板为具有表面微结构的模板；任选地，所述具有表面微结构的模板包括网格状模板和砂纸中的至少之一；任选地，所述网格状模板包括网格状织物和纱网中的至少之一；任选地，所述热压基底包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚碳酸酪、