[发明专利]一种穿戴式柔性压力传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种穿戴式柔性压力传感器，其特征在于，该穿戴式柔性压力传感器的整体厚度为3mm，其包括上支撑基体(1)、压力探头(2)和下支撑基体(5)，其中：

所述下支撑基体(5)为中间凹陷的圆盘结构，该下支撑基体(5)的凹陷区域放置有支撑结构(4)，所述支撑结构(4)表面设置有阵列化微凸台，所述压力探头(2)套设在所述下支撑基体(5)外部，所述压力探头(2)和支撑结构(4)之间设置有一压电薄膜(3)；

所述上支撑基体(1)套设在压力探头(2)外部，所述压力探头(2)的中间有凸出结构，所述压力探头(2)的凸出结构从上支撑基体(1)上端的开孔中穿出，略高于所述上支撑基体(1)，以探测外部压力；

所述上支撑基体(1)和下支撑基体(5)均用聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料浇铸而成，所述压力探头(2)和支撑结构(4)均采用超软铂催化硅橡胶(Ecoflex)材料制备而成，所述压电薄膜(3)采用聚偏氟乙烯(PVDF)材料制备而成，所述上支撑基体(1)和下支撑基体(5)的弹性模量比压力探头(2)高两个数量级。

2.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述支撑结构(4)先采用光的衍射效应对厚光刻胶光刻显影，制备出具有阵列化微凸台的支撑结构的微模具，再采用制得的微模具利用Ecoflex材料浇铸得到所述支撑结构(4)。

3.如权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述压力探头(2)和下支撑基体(5)上设置有一引线接出口(6)，将与压电薄膜(3)连接的引线从该引线接出口(6)中引出。

4.如权利要求3所述的传感器，其特征在于，所述压电薄膜(3)厚30μm。

5.一种如权利要求3或4中所述的穿戴式柔性压力传感器的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1.配置PDMS和Ecoflex溶液，将PDMS溶液浇铸到上支撑基体和下支撑基体对应的模具中，将Ecoflex溶液浇铸到压力探头对应的模具中，将上述模具放入真空干燥箱100度加热20分钟，制备出上支撑基体、压力探头和下支撑基体；

S2.将压电薄膜切割成设计尺寸大小，同时配置好导电银胶，然后用导电银胶将上下两极的引出线粘接在压电薄膜上，在室温下固化24小时；

S3.在洗净干燥后的硅片上旋涂光刻胶，将旋涂有光刻胶的硅片放置在热板上固化，然后透过掩膜版对硅片上旋涂的光刻胶曝光，经显影液显影后，硅片上的光刻胶形成阵列化的圆形微凸台结构，以此为模具，浇铸步骤S1中配置好的Ecoflex溶液，制备出具有阵列化的微凸台的支撑结构；

S4.将步骤S1-S3中制备出的各个组件进行组装，并将压电薄膜的引线从引线接出口中引出，制得穿戴式柔性压力传感器。

6.一种如权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，配置PDMS溶液时，将预聚体和固化剂两种组分按照10:1的质量比混合后充分搅拌，再通过抽真空将PDMS溶液内部的气泡抽到溶液表面，静置30min等待气泡破裂即可使用。

7.一种如权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，配置Ecoflex溶液时，预聚物和交联剂的质量比为1:1，然后经过充分搅拌、抽真空、静置后待用。

8.一种如权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤S3中，旋涂有光刻硅的硅片的固化温度为110°，固化时间为60S，曝光时采用紫外光。