【技術實現步驟摘要】
本專利技術提供微針陣列式柔性電容式壓力傳感器及其制備方法，屬于傳感器。
技術介紹
1、鋁材已成為運載火箭中極為重要的關鍵材料，因為鋁合金有低的密度與極佳的無與倫比的低溫性能，發射火箭的液氫液氧燃料貯箱是用鋁合金制的，艙段連接結構件用的材料也是鋁合金。然而如何檢驗鍛件合金材料的可靠性成為了當下的一個難題，因此迫切需要制造成本低、加工簡單、性能優異的柔性壓力傳感器。目前，已經出現了各種具有不同傳感機理的壓力傳感器，主要分為以下四類:電容式、壓阻式、壓電式、摩擦電式。其中，電容式壓力傳感器和壓阻式壓力傳感器具有制造簡單、成本低、穩定性高等優點，但相比之下，電容式壓力傳感器具有更高的靈敏度和可調節性，受到了越來越多的重視。
2、柔性電容式壓力傳感器可以看作是一種平行板電容器。電容式壓力傳感器的主要結構由上下電極和中間絕緣介電層兩部分組成。其優點在于由于傳感器結構穩定，因此壓力傳感器穩定性高，適用于絕大多數應用場景。
3、但是柔性壓力傳感器一大缺點是其靈敏度不夠高。靈敏度是衡量傳感器性能的重要參數之一。電容式傳感器的電容大小取決于兩電極之間的間距、兩電極的相對有效比和相對介電常數。而電容在一定壓力范圍內的變化(即靈敏度)與傳感器頂/底電極的結構和介電層的介電常數密切相關。通常采用柔性聚合物襯底和一種導電填料來制備電極，以保證傳感器的柔韌性。介電層通常采用介電常數較大的聚合物，以提高傳感器的靈敏度。為了提高電容式傳感器的靈敏度及其相關性能，電極或介電層在等壓力變化范圍內必須有較明顯的變形。最有效的方法是實現電介質層的
技術實現思路
1、針對上述技術問題本專利技術通過制備微針陣列結構，利用微針陣列結構對變形相應靈敏的特點，極大提高電容式傳感器的靈敏度。
2、具體技術方案為：
3、微針陣列式柔性電容式壓力傳感器，包括作為結構形狀層的ecoflex硅膠和其上的金屬功能層，ecoflex硅膠作為硅膠基底，硅膠基底上表面陣列式分布微針，微針表面設有圖案化金屬功能層，形成微針電極。還包括金屬電極。
4、所述的微針陣列式柔性電容式壓力傳感器的制備方法，包括以下過程：
5、預拉伸ecoflex硅膠基底，并將預拉伸基底與采用mems工藝加工及激光修整的粗大微針結構鍵合，在釋放預拉伸后的模具中形成超精細微針陣列結構。
6、通過更改ecoflex基底的預拉伸程度，實現對微針高度和直徑的修改，實現微針長度可編程。
7、本專利技術提出的微針陣列式柔性電容式壓力傳感器，布置有可延展柔性微針陣列干電極，具有超細針尖、可編程微針長度，可實現對壓力信號的高靈敏度采集。
8、本專利技術的基體材料需要滿足無毒無害，同時基體材料作為器件的支撐和保護材料，需要良好的耐疲勞性以及化學惰性。目前市面上很多己經商業化的聚合物柔性材料都可以用做柔性應變傳感器的基體，最常用的柔性基體彈性材料是聚二甲基硅氧烷(pdms)和共聚酯(ecoflex)系列硅橡膠。其中ecoflex系列硅橡膠具有熱塑性和生物可降解性，并且拉伸應變可以高達900％，因此ecoflex更適合作為柔性傳感器的基體材料。
9、在本專利技術中，將碳納米管作為導電材料混入ecoflex中作為微針陣列式柔性電容式壓力傳感器的導電基體，銅作為金屬電極。
10、本專利技術使用的是柔性微針陣列電容式壓力傳感器，使用微針結構代替傳統的電容式傳感器感應部分，利用微針結構的特點，能夠更加細微的識別傳感器周圍的環境變化，制備的傳感器靈敏度高、響應時間快、壓力檢測限低、彎曲穩定性高、長期循環穩定性好。此外，使用這種方式制備的微針陣列傳感器，制作方法簡單，制備成本較低，適合大范圍制備，因此基于微陣列介質層的電容式壓力傳感器可以很容易地擴展成一個壓力傳感器陣列，該陣列可以測量施加壓力的空間分布。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.微針陣列式柔性電容式壓力傳感器，其特征在于，包括作為結構形狀層的Ecoflex硅膠和其上的金屬功能層，Ecoflex硅膠作為硅膠基底，硅膠基底上表面陣列式分布微針，微針表面設有圖案化金屬功能層，形成微針電極；還包括金屬電極。
2.權利要求1所述的微針陣列式柔性電容式壓力傳感器的制備方法，其特征在于，包括以下過程：
3.根據權利要求2所述的微針陣列式柔性電容式壓力傳感器的制備方法，其特征在于，通過更改Ecoflex基底的預拉伸程度，實現對微針高度和直徑的修改，實現微針長度可編程。
4.根據權利要求2所述的微針陣列式柔性電容式壓力傳感器的制備方法，其特征在于，將碳納米管作為導電材料混入Ecoflex中作為導電基體，銅作為金屬電極。
【技術特征摘要】
1.微針陣列式柔性電容式壓力傳感器，其特征在于，包括作為結構形狀層的ecoflex硅膠和其上的金屬功能層，ecoflex硅膠作為硅膠基底，硅膠基底上表面陣列式分布微針，微針表面設有圖案化金屬功能層，形成微針電極；還包括金屬電極。
2.權利要求1所述的微針陣列式柔性電容式壓力傳感器的制備方法，其特征在于，包括以下過程：
...【專利技術屬性】
技術研發人員：李宇航，董紹桐，徐校峰，徐翌靈，項少寅，
申請(專利權)人：寧波科航新材料有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。