[发明专利]一种压阻式真空计及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种用于测量环境气压的真空计。

背景技术

真空计是在科研和工业生产中广泛使用的一类测量真空度或气压的仪器。按其测量过程中利用的物理原理可分为三大类：利用力学性能、利用气体动力学效应和利用带电粒子效应的真空计。由于机制所限，每一类真空计仅能测量一定的范围，具有有限的量程，且在相互衔接的区域，往往造成较大的误差。

利用力学性能的真空计是目前最常用的一类真空计，其中，压阻式真空计作为利用力学性能真空计的典型代表，其原理是在不同压力下压敏元件膜片受力不同会有不同尺度的变形，导致压敏元件电阻发生变化，通过测量电阻的变化量，可以获得气压变化。压敏元件通常采用金属或者掺杂的半导体材料制成。金属压阻式真空计具有量程大，使用便捷的优点，但是形变能力差，压敏系数较低。半导体压阻式真空计具有优异的压敏系数，但是形变能力差限制了其实际应用。相对的，薄膜电容式真空计的灵敏度很高，能够克服压阻式真空计的缺点，但是薄膜式真空计的量程较小，且对使用环境有一定要求。

所以，综上所述，有必要提供一种新型的压阻式真空计，既具有优秀的形变能力和压敏系数，又具有使用便捷、不受环境限制的特点。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种应变能力强、压敏系数高的真空计。

根据本发明的一个方面，提供了一种压阻式真空计，其中包括：

石墨烯传感元件，所述石墨烯传感元件包括石墨烯中空管道；

柔性载体，所述柔性载体包覆所述石墨烯传感元件，并将所述石墨烯中空管道密封，所述柔性载体与所述石墨烯传感元件紧密接合，以使所述石墨烯传感元件在所述柔性载体产生形变时随所述柔性载体一同形变；

至少两支导线，所述导线与所述石墨烯传感元件连接。

所述石墨烯传感元件包括沿不同方向延伸的石墨烯中空管道，且不同方向的石墨烯中空管道相互贯通，形成具有网络状管道结构的石墨烯传感元件。所述导线可以与所述石墨烯中空管道的端部连接。所述石墨烯中空管道内部可以抽真空也可以充入一定量的气体。

所述石墨烯传感元件可以位于所述柔性载体的力学中性位置，所述柔性载体的材料可以是聚二甲基硅氧烷或者环氧树脂。

所述压阻式真空计中还可以包括金属互连，所述金属互连设置在所述石墨烯中空管道的端部，所述导线通过所述金属互连与所述石墨烯中空管道连接。

另一方面，本发明还提供了一种制造上述压阻式真空计的方法，其中包括：

步骤1、提供生长衬底，在所述生长衬底表面进行化学气相沉积，生长石墨烯传感元件；

步骤2、在所述生长衬底和石墨烯传感元件周围形成柔性载体，所述柔性载体将所述石墨烯传感元件密封，并与石墨烯传感元件紧密接合；

步骤3、在所述柔性载体上设置刻蚀开口，刻蚀去除所述生长衬底；

步骤4、在所述石墨烯传感元件上连接导线，并密封所述刻蚀开口。

所述制造方法还包括在所述步骤1与步骤2之间进行的在所述石墨烯传感元件上形成金属互连的步骤；

所述步骤2还包括，所述柔性载体将所述金属互连密封；

所述步骤3还包括，所述刻蚀开口避开所述金属互连；

所述步骤4还包括，所述导线连接在所述金属互连上，导线通过金属互连与所述石墨烯传感元件连接。

或者，所述步骤3可以包括，保留部分所述生长衬底作为金属互连；

所述步骤4还包括，所述导线连接在所述金属互连上，导线通过金属互连与所述石墨烯传感元件连接。

本发明提供的压阻式真空计中使用石墨烯作为压敏传感元件，石墨烯材料具有管道状宏观结构，能够对管道内外的压差作出形变响应，从而引起电阻变化。本发明的真空计灵敏度和量程均能够得到极大提高。此外，柔性载体提供了密封腔室，保护传感元件不被外界环境污染，器件的稳定性得到极大提升。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明具体实施例中所述压阻式真空计的立体结构示意图；

图2是本发明具体实施例中所述压阻式真空计的俯视结构示意图；

图3是本发明具体实施例中所述压阻式真空计的正视截面示意图；