[发明专利]一种弹性电阻应变片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种弹性电阻应变片及其制备方法，该弹性电阻应变片的拉伸性能和应力变化一致度高，吸附性强，能够在增加应变片自身回弹性的同时，减小了漂移和误差，并且受温度的影响较小，具有更高的稳定性。该弹性电阻应变片包括：不导电高分子层和导电高分子层；其中，所述不导电高分子层由第一弹性高分子复合物材料制成；导电高分子层由第二弹性高分子复合物材料制成；所述第二弹性高分子复合物材料由第一弹性高分子复合物材料和导电填料制成；所述第一弹性高分子复合物材料为固化后能形成稳定表面的高分子复合物材料；所述导电高分子层固化于不导电高分子层的表面。

技术领域

本发明涉及电阻应变传感测量技术领域，尤其涉及一种弹性电阻应变片及其制备方法。

背景技术

电阻应变片是一种常见的传感元件。电阻应变片受到的拉力、压力、扭矩、位移、加速度、温度等物理量发生变化时，其电阻的也会产生相应的变化，通过对其电阻的测量和输出，从而能够获得相应的物理量的测量值。

现有技术中常见的电阻应变片有金属应变片和半导体应变片。金属应变片是由康铜丝或镍铬丝绕成栅状，或用很薄的金属箔蚀刻成栅状夹在两层绝缘薄片中制成，再用镀银铜线与应变片丝栅连接作为电阻片引线，通过金属丝产生形变导致的电阻值的变化来检测应力的大小。半导体应变片是利用单晶硅的压阻效应制成的一种敏感元件，通过半导体材料产生形变而导致电阻率变化来检测应变片所受的压力、拉力等物理量。

金属应变片由于其成本较低，体积小、质量轻，广泛应用于称重领域，但存在灵敏度较低、机械滞后性较大的缺点。半导体应变片的精度、灵敏度比金属应变片高，可广泛应用于飞机、车辆、船舶等设备机械量测量，但存在温度稳定性差、较大的应力作用下非线性误差大、机械强度低等缺点。

申请公布号为CN102506693A的中国发明专利申请公开了一种基于石墨烯的应变测量或运动传感装置，其在柔性绝缘的基底上结合有一层或多层石墨烯薄膜层来检测应力变化。该方案通过贴附的方式将石墨烯薄膜层结合在基底上，由于柔性绝缘基底与石墨烯薄膜层的拉伸性能和应力变化差异明显，不仅存在形变量差异导致的测量结果准确度低的问题，而且整个装置的测量范围受限于形变量更小的石墨烯层。

申请公布号为CN104538088A的中国发明专利申请公开了一种高拉伸导电弹性体，虽然其通过在弹性体表面采用表面修饰技术引入芳香性基团来使弹性体表面与石墨烯导电层紧密结合，但紧密贴合并不能从根本上消除二者拉伸性能和应力变化的差异，也无法扩大导电层的形变量范围。并且，由于石墨烯导电层的不稳定、形变量范围较小，上述方案均受应用环境温度影响较大，存在测量结果漂移且误差较大等技术问题。

发明内容

本发明的目的之一至少在于，针对如何克服上述现有技术存在的问题，提供一种弹性电阻应变片及其制备方法，该弹性电阻应变片的拉伸性能和应力变化一致度高，吸附性强，能够在增加应变片自身回弹性的同时，减小了漂移和误差，并且受温度的影响较小，具有更高的稳定性，可以作为弹性可拉伸电子器件的基础材料，广泛应用在医疗卫生、智能穿戴上。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案包括以下各方面。

一种弹性电阻应变片，其包括：不导电高分子层和导电高分子层，所述导电高分子层位于不导电高分子层的表面。

其中，所述不导电高分子层由第一弹性高分子复合物材料制成；导电高分子层由第二弹性高分子复合物材料制成；所述第二弹性高分子复合物材料由第一弹性高分子复合物材料和导电填料制成；

优选的，所述第一弹性高分子复合物材料、第二弹性高分子复合物材料为固化后能形成稳定表面且拉伸比为100％～500％的高分子复合物材料。

优选的，所述第一弹性高分子复合物材料为硅胶或橡胶。