【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及傳感，尤其涉及一種壓力傳感器、壓力傳感陣列及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、近年來(lái)，隨著可穿戴產(chǎn)品的迅速發(fā)展，柔性傳感器組件成為研究人員探索的熱點(diǎn)課題之一。其中，柔性壓力傳感器尤其受到廣泛的關(guān)注，在包括人工電子皮膚、柔性觸屏、智能機(jī)器人以及醫(yī)療健康領(lǐng)域具有非常廣闊的市場(chǎng)前景。
2、目前，對(duì)柔性壓力傳感器的研究可基于多種工作原理，主要包括：電容式、電阻式、壓電式和薄膜晶體管式。其中，電阻式壓力傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不受外界電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用。然而，在電阻式壓力傳感器降低敏感薄膜的厚度后，存在傳感范圍增大導(dǎo)致靈敏度下降的問(wèn)題。
3、因此，如何在降低電阻式壓力傳感器厚度的前提下，同時(shí)提高電阻式壓力傳感器的靈敏度和傳感范圍，是當(dāng)前亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)提供一種壓力傳感器、壓力傳感陣列及其制備方法，用于解決現(xiàn)有的超薄壓力傳感器不能兼具高靈敏度和大傳感范圍的問(wèn)題，以改善壓力傳感器的性能，擴(kuò)展壓力傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域。
2、根據(jù)一些實(shí)施例，本專利技術(shù)提供了一種壓力傳感器，包括：
3、第一襯底，包括相對(duì)分布的上表面和下表面；
4、第一傳感電極，位于所述第一襯底的上表面上；
5、第一壓敏層，位于所述第一傳感電極背離所述第一襯底的表面上，所述第一壓敏層為具有微相分離結(jié)構(gòu)且背離所述第一襯底的表面粗糙的第一壓阻膜層；
6、第二襯底，包括相對(duì)分布的上表面和下表面，所述第二襯底的下表面朝
7、第二傳感電極，位于所述第二襯底的下表面上；
8、第二壓敏層，位于所述第二傳感電極背離所述第二襯底的表面上，所述第二壓敏層為具有微相分離且背離所述第二襯底的表面粗糙的第二壓阻膜層。
9、在一些實(shí)施例中，所述第一壓阻膜層背離所述第一襯底的表面的粗糙度和所述第二壓阻膜層背離所述第二襯底的表面的粗糙度均為100納米～50微米。
10、在一些實(shí)施例中，所述第一壓阻膜層的材料和所述第二壓阻膜層的材料均為摻雜導(dǎo)電納米材料的嵌段聚合物或是摻雜導(dǎo)電納米材料的熱塑性聚合物與熱固性聚合物的混合材料，所述熱塑性聚合物包括聚乙烯、聚丙烯聚、氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜，所述熱固性聚合物材料包括酚醛樹(shù)脂、脲醛樹(shù)脂、三聚氰胺-甲醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和樹(shù)脂、聚氨酯、聚酰亞胺。
11、在一些實(shí)施例中，所述導(dǎo)電納米材料為納米碳粉、納米石墨、碳納米管和納米石墨烯中的任一種或者兩種以上的組合，所述導(dǎo)電納米材料直徑為20納米～10微米；
12、摻雜在聚合物中的導(dǎo)電納米材料包括多種不同的直徑，且摻雜的所述導(dǎo)電納米材料的最大直徑小于最小直徑的3倍或者摻雜的所述導(dǎo)電納米材料的最大直徑是最小直徑的5倍以上。
13、在一些實(shí)施例中，所述導(dǎo)電納米材料在聚合物中的摻雜濃度為0.5％～10％，所述熱塑性聚合物和熱固性聚合物中導(dǎo)電納米材料的摻雜濃度相同或不同。
14、在一些實(shí)施例中，所述第一壓阻膜層和所述第二壓阻膜層中均包括流平劑、消泡劑、稀釋劑和導(dǎo)電納米材料分散劑。
15、在一些實(shí)施例中，所述第一傳感電極和所述第二傳感電極的材料均為導(dǎo)電聚合物、碳基導(dǎo)電物、金屬氧化物、金屬納米線、金屬和金屬氧化物納米顆粒、及其基于碳基導(dǎo)電物、金屬納米線、金屬和金屬氧化物納米顆粒的導(dǎo)電漿料中的任一種。
16、根據(jù)另一些實(shí)施例，本專利技術(shù)還提供了一種壓力傳感陣列，包括：
17、多個(gè)如上任一項(xiàng)所述的壓力傳感器，且多個(gè)所述壓力傳感器呈陣列排布；
18、排布于同一行的多個(gè)所述壓力傳感器中的所述第一傳感電極電連接并共同作為行電極；
19、排布于同一列的多個(gè)所述壓力傳感器中的第二傳感電極電連接并共同作為列電極，所述列電極與所述行電極呈正交排列；
20、所述壓力傳感陣列中還包括粘合層，所述粘合層夾設(shè)于所述第一襯底和所述第二襯底之間，且所述粘合層中具有與多個(gè)所述壓力傳感器一一對(duì)應(yīng)的多個(gè)開(kāi)口，每個(gè)所述壓力傳感器中的所述第一壓敏層和所述第二壓敏層均位于與其對(duì)應(yīng)的所述開(kāi)口內(nèi)，且每一所述開(kāi)口的位置與一個(gè)所述壓力傳感器中的所述第一傳感電極和所述第二傳感電極均對(duì)準(zhǔn)。
21、根據(jù)又一些實(shí)施例，本專利技術(shù)還提供了一種如上所述的壓力傳感陣列的制備方法，包括如下步驟：
22、提供第一襯底和第二襯底；
23、形成所述行電極于所述第一襯底的上表面上，并形成所述列電極于所述第二襯底的下表面上；
24、形成覆蓋所述行電極的第一壓敏層，并形成覆蓋所述列電極的第二壓敏層，所述第一壓敏層的尺寸與所述第二壓敏層的尺寸相同；
25、形成粘合層于所述第一襯底的上表面，所述粘合層中具有多個(gè)暴露所述第一壓敏層的所述開(kāi)口；
26、沿所述第二壓敏層與所述第一壓敏層對(duì)齊的方向貼合所述第二襯底于所述粘合層上，使得所述行電極和所述列電極呈正交排列。
27、在一些實(shí)施例中，所述行電極、所述列電極、所述第一壓敏層和所述第二壓敏層均采用絲網(wǎng)印刷、刮涂或者噴涂的方法制備；
28、所述粘合層采用激光切割雙面粘合膜、點(diǎn)膠、絲網(wǎng)印刷、刮涂或者噴涂的方法制備。
29、本專利技術(shù)提供的壓力傳感器、壓力傳感陣列及其制備方法，通過(guò)在第一傳感電極上以具有微相分離結(jié)構(gòu)且背離所述第一襯底的表面粗糙的第一壓阻膜層作為第一壓敏層，并在第二傳感電極上以具有微相分離且背離所述第二襯底的表面粗糙的第二壓阻膜層作為第二壓敏層，粗糙的所述第一壓敏層的表面與粗糙的所述第二壓敏層的表面在受到外界壓力時(shí)的接觸面積發(fā)生改變，例如在外界壓力下所述第一壓敏層與所述第二壓敏層之間的接觸面積增大，從而同時(shí)達(dá)到增大傳感器的阻值，降低傳感器的功耗的效果。本專利技術(shù)中所述第一壓敏層和所述第二壓敏層內(nèi)的導(dǎo)電納米材料在聚合物中的摻雜濃度位于逾滲區(qū)，在外界壓力作用下導(dǎo)電納米材料間距減小引起電導(dǎo)率的增加。而且，所述第一壓敏層的材料和所述第二壓敏層的材料均為具有一定相容性的熱塑性聚合物和熱固性聚合物混合物或是嵌段共聚物，在熱固化過(guò)程中自發(fā)產(chǎn)生微相分離，器件中的壓敏薄膜表面微結(jié)構(gòu)相對(duì)設(shè)置，在外界壓力作用下微結(jié)構(gòu)界面的面積增加，從而提高所述壓力傳感器的靈敏性。本專利技術(shù)提供的壓力傳感陣列中存在粘合層，可提高壓力傳感陣列在受高壓力和橫向剪切力的電學(xué)穩(wěn)定性。
本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種壓力傳感器，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力傳感器，其特征在于，所述第一壓阻膜層背離所述第一襯底的表面的粗糙度和所述第二壓阻膜層背離所述第二襯底的表面的粗糙度均為100納米～50微米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力傳感器，其特征在于，所述第一壓阻膜層的材料和所述第二壓阻膜層的材料均為摻雜導(dǎo)電納米材料的嵌段聚合物或是摻雜導(dǎo)電納米材料的熱塑性聚合物與熱固性聚合物的混合材料，所述熱塑性聚合物包括聚乙烯、聚丙烯聚、氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜，所述熱固性聚合物材料包括酚醛樹(shù)脂、脲醛樹(shù)脂、三聚氰胺-甲醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和樹(shù)脂、聚氨酯、聚酰亞胺。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓力傳感器，其特征在于，所述導(dǎo)電納米材料為納米碳粉、納米石墨、碳納米管和納米石墨烯中的任一種或者兩種以上的組合，所述導(dǎo)電納米材料直徑為20納米～10微米；
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓力傳感器，其特征在于，所述導(dǎo)電納米材料在聚合物中的摻雜濃度為0.5％～10％，所述熱塑性聚合物和熱固性聚合物中導(dǎo)電納米材料的摻雜濃度相同或不同
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力傳感器，其特征在于，所述第一壓阻膜層和所述第二壓阻膜層中均包括流平劑、消泡劑、稀釋劑和導(dǎo)電納米材料分散劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力傳感器，其特征在于，所述第一傳感電極和所述第二傳感電極的材料均為導(dǎo)電聚合物、碳基導(dǎo)電物、金屬氧化物、金屬納米線、金屬和金屬氧化物納米顆粒、及其基于碳基導(dǎo)電物、金屬納米線、金屬和金屬氧化物納米顆粒的導(dǎo)電漿料中的任一種。
8.一種壓力傳感陣列，其特征在于，包括：
9.一種如權(quán)利要求8所述的壓力傳感陣列的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的壓力傳感陣列的制備方法，其特征在于，所述行電極、所述列電極、所述第一壓敏層和所述第二壓敏層均采用絲網(wǎng)印刷、刮涂或者噴涂的方法制備；
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種壓力傳感器，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力傳感器，其特征在于，所述第一壓阻膜層背離所述第一襯底的表面的粗糙度和所述第二壓阻膜層背離所述第二襯底的表面的粗糙度均為100納米～50微米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力傳感器，其特征在于，所述第一壓阻膜層的材料和所述第二壓阻膜層的材料均為摻雜導(dǎo)電納米材料的嵌段聚合物或是摻雜導(dǎo)電納米材料的熱塑性聚合物與熱固性聚合物的混合材料，所述熱塑性聚合物包括聚乙烯、聚丙烯聚、氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜，所述熱固性聚合物材料包括酚醛樹(shù)脂、脲醛樹(shù)脂、三聚氰胺-甲醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和樹(shù)脂、聚氨酯、聚酰亞胺。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓力傳感器，其特征在于，所述導(dǎo)電納米材料為納米碳粉、納米石墨、碳納米管和納米石墨烯中的任一種或者兩種以上的組合，所述導(dǎo)電納米材料直徑為20納米～10微米；
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓力傳感...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳蘇杰，郭小軍，李思瑩，李駿，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：上海交通大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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