[发明专利]微形变压阻材料及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种压阻材料，特别是涉及一种使用硬质塑胶作为本体且具有可微量形变的粗糙面的压阻材料。

背景技术

现有的压阻材料具有高度可压缩性，受压时厚度L会显着变薄，依据电阻定律R＝ρL/A，当厚度L减少时，输出电阻R降低，而可以作为压力感测器的压阻材料。这种现有的压阻材料，在压力释放以后，弹性基材由于材料本身的粘滞性(viscoelasticity)因素，需要一段时间才能回复原状，因此在施压与释压过程中所得到的压力-电阻特性曲线，会产生明显的迟滞现象(hysteresis)，短时间内重复测试压力时会出现显着误差。

首先请参阅图1，一现有压力感测器包含有上层结构与下层结构，其中上层结构主要包括一基板10、一第一电极11以及一第一压阻层12。前述下层结构则主要包括一第二压阻层129、一第二电极119以及另一基板109。如图1所示，一支撑体15将第一压阻层12与第二压阻层129隔开一个空隙16，至此可形成一压力感测器结构。应了解的是，前述第一电极11以及第二电极119分别电性耦合至电路系统13，如此可构成一完整的感测回路，用于测量压力感测器的输出电阻。

接着请参阅图2，当前述压力感测器刚开始承受一外界压力P时，第一、第二压阻层12、129会相互接触，此时第一、第二压阻层12、129的总厚度为L1。其输出电阻则可依据电阻定律计算，将L1带入公式中，可以得到输出电阻R1＝ρL1/A。

再请参阅图3，当前述压力感测器持续受到外界压力P作用一段时间后，第一、第二压阻层12、129的总厚度会受到压缩而变薄，其中L2＜L1。压力感测器的输出电阻则可依据电阻定律计算，将L2带入公式中，可以得到输出电阻R2＝ρL2/A。

图4A是根据图1的压力感测器所测量得出的电阻-压力特性图，其中压力测试范围在0-10psi之间。如图4A所示，在施压的过程中(请见曲线C1)，当压力分别在2、4、6、8以及10psi时，输出电阻分别为6.69*10³、3.86*10³、2.95*10³、2.54*10³以及2.27*10³欧姆；相反地，在释压过程中(请见曲线C2)，当压力分别在2、4、6、8以及10psi时，输出电阻则分别为4.64*10³、2.96*10³、2.53*10³、2.31*10³以及2.22*10³欧姆。应注意的是，由图4A可以看出现有压力感测器的电阻-压力特性图呈现出明显的迟滞现象。

图4B是根据于图1的压力感测器所测量得出的导电率-压力特性图，其中压力测试范围在0-10psi之间，导电率则为电阻的倒数。如图4B所示，在施压的过程中(请见曲线C3)，当压力分别在2、4、6、8以及10psi时，输出导电率分别为1.49*10²、2.59*10²、3.39*10²、3.94*10²以及4.41*10²μSiemens(西门子)；相反地，在释压过程中(请见曲线C4)，当压力分别在2、4、6、8以及10psi时，输出导电率分别为2.16*10²、3.38*10²、3.95*10²、4.33*10²以及4.50*10²μsiemens，其中由图4B同样可看出现有压力感测器的导电率-压力特性图呈现出明显的迟滞现象。

发明内容

本发明提供一种可有效降低迟滞现象的压阻材料，不仅能提高测试实用性，同时可让使用者在短时间内的重复压力测试下仍可以得到准确的测试结果。

本发明一实施例的压阻材料采用硬质塑胶做为本体，导电粒子分散于硬质塑胶中。

本发明的一实施例更提供一种压力感测器，包括一第一电极、一第一压阻层、一第二电极、一第二压阻层以及一支撑体。前述第一、第二压阻层分别连接第一、第二电极，其中第一、第二压阻层是由前述微形变压阻材料所制成。前述支撑体使得该第一、第二压阻层之间形成一空隙。

本发明的一实施例更提供一种微形变压阻材料的制作方法，包括：提供多个导电粒子、多个分散体以及一硬质塑胶原料；接着，混合前述导电粒子以及分散体于硬质塑胶原料中以形成一压阻材料，然后把前述压阻材料印制于一目标材料上，最后再将压阻材料固化。