一种压力敏感层的制备方法、压力敏感层、压力传感器.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115265844A(43)申请公布日2022.11.01(21)申请号202210914605.6(22)申请日2022.07.29(71)申请人厦门大学地址361005福建省厦门市思明南路422号(72)发明人周伟陈锐计东生罗涛万芊王锦成章文卓吴粦静(74)专利代理机构厦门原创专利事务所(普通合伙)35101专利代理师黄一敏(51)Int.Cl.G01L1/00(2006.01)权利要求书2页说明书3页附图5页(54)发明名称一种压力敏感层的制备方法、压力敏感层、压力传感器(57)摘要本发明公开了一种压力敏感层的制备方法、压力敏感层、压力传感器；所述方法包括：S1采用红外皮秒激光器，对密胺脂多孔绵进行激光分割，制成带双面金字塔多孔微结构的压力敏感层；S2对压力敏感层进行超声清洗；S3对清洗后的压力敏感层进行烘干；S4采用管式炉对压力敏感层进行高温碳化导电处理；本发明通过激光在密胺脂多孔绵上制造出双面金字塔微结构的压力敏感层，实现多孔微结构的高精度、快速制造，有效提升传感器灵敏度。通过缓压层的结构设计使传感器压缩形变速度降低，有效提升了传感器的量程。本方法制造的柔性压力传感器，具有同时具备高灵敏度和宽量程的特点。CN115265844ACN115265844A权利要求书1/2页1.一种压力敏感层的制备方法，其特征在于：所述方法包括：S1采用红外皮秒激光器，对密胺脂多孔绵进行激光分割，制成带双面金字塔多孔微结构的压力敏感层；S2对压力敏感层进行超声清洗；S3对清洗后的压力敏感层进行烘干；S4采用管式炉对压力敏感层进行高温碳化导电处理。2.根据权利要求1所述一种压力敏感层的制备方法，其特征在于：所述双面金字塔微结构为在压力敏感层双面上设有若干压力敏感单元，若干压力敏感单元组成阵列结构；所述阵列为N×N阵列(N≥2)；所述压力敏感单元尺寸为底部边长40‑50微米，高30‑40微米；所述压力敏感单元底面形状为方形、圆形、长方形中的一种，阵列间距为25‑50微米。3.根据权利要求1所述一种压力敏感层的制备方法，其特征在于：所述S1具体的：所述激光制造采用红外皮秒激光器；所述制造工艺采用模型逐层分割规划扫描路径；所述制造工艺参数为功率5‑15W、频率80‑120kHz、激光扫描速度4000‑6000mm/s、扫描间距0.005‑0.02mm。4.根据权利要求1所述一种压力敏感层的制备方法，其特征在于：所述S4具体的，所述碳化步骤为(1)抽真空并通入氩气；氩气浓度为99.999％，流量为150‑250mL/min；(2)以4‑6℃/min的速度升温至碳化温度；碳化温度为600‑900℃；(3)保持碳化温度20‑40分钟；(4)炉内降温至室温。5.一种压力敏感层，其特征在于，所述压力敏感层通过权利要求1‑4所述的一种压力敏感层的制备方法制成。6.一种压力传感器，其特征在于：所述传感器包括：上封装层、柔性上电极、压力敏感层、缓压层、柔性下电极、下封装层；所述上封装层与柔性上电极上表面连接；柔性上电极下表面与压力敏感层上表面连接；压力敏感层下表面与柔性下电极上表面连接；柔性下电极下表面与下封装层连接；压力敏感层嵌套于缓压层中间，组成压力敏感单元；所述压力敏感层通过权利要求1‑4所述的一种压力敏感层的制备方法制成。7.根据权利要求6所述一种压力传感器，其特征在于：所述压力敏感层为密胺脂多孔绵材料制成；所述缓压层为高分子聚合物材料；所述柔性上电极和柔性下电极上涂覆导电金属材料；所述压力敏感层结构为由上金字塔微结构、中部平板微结构、下金字塔微结构组成双面金字塔微结构；所述缓压层结构为中空柱体结构；2CN115265844A权利要求书2/2页所述双面金字塔微结构和缓压层结构由激光工艺制造。8.根据权利要求7所述一种压力传感器，其特征在于：所述高分子聚合物材料为Ecoflex、PDMS中的一种；所述导电金属材料为金、铜、和银中的一种。3CN115265844A说明书1/3页一种压力敏感层的制备方法、压力敏感层、压力传感器技术领域[0001]本发明涉及压力敏感层的制备方法、压力敏感层、压力传感器技术领域，尤其涉及一种压力敏感层的制备方法、压力敏感层、压力传感器。背景技术[0002]柔性传感器是一种能够感知或监测外界物理信号变化的柔性电子器件，具备灵敏度高、形变灵活、制备工艺简单等特点，在可穿戴式电子产品、健康医疗、软体机器人、人机交互等新兴领域具有广泛而重要的应用。[0003]柔性传感器的性能一直是柔性压力传感器研究领域中的研究热点，采用微结构或者多孔结构来提升传感器已被认为是最有效的途径之一。多孔金字塔微结构通常采用混合溶解法制备，但存在工艺复杂、颗粒溶解不充分等问题。鲍哲南院士提到：金字塔