[发明专利]一种压力传感器及其制备方法

说明书

本发明提供了一种压力传感器及其制备方法，方法包括以下步骤：将聚二甲基硅氧烷的主剂和助剂以质量比为10:1搅拌均匀，将得到的混合物均匀分散在基材上，固化，得到聚二甲基硅氧烷薄膜；采用激光在所述聚二甲基硅氧烷薄膜上进行光刻，形成石墨烯导电图案；将两个石墨烯导电图案面对面接触放置，得到压力传感器。本申请采用激光辐照PDMS形成了石墨烯导电图案，激光将PDMS分解生成石墨烯，形成边沿突起的导电通道，形状类似中间凹槽、两边三棱柱的结构，在压力作用下变扁，从而使接触面积变大，接触电阻减小，使压力传感器在小压力范围下即具有较高的灵敏度，且制备方法过程简单。压力传感器可以贴于皮肤，可利用于电子皮肤领域。

技术领域

本发明属于表皮传感器技术领域，尤其涉及一种压力传感器及其制备方法。

背景技术

随着可穿戴式设备的兴起，近年来各种压力传感器的研究越来越受到人们的关注，其中表皮压力传感器成为了一个研究热点。由于可以自然贴合皮肤，表皮压力传感器比传统的压力传感器拥有更舒适的使用体验。传统的压力传感器贴在身上的感觉就像贴了张邦迪，会使人感到压迫性不适。另外，撕下它们不仅仅感觉有点疼，甚至会对娇嫩的皮肤(比如新生婴孩的皮肤)造成损伤。而表皮传感器的使用体验就像儿童玩的纹身贴一样，吸附和去除的过程都没有不适感，更不会对皮肤造成损伤。而表皮压力传感器最具吸引力的应用方向是脉搏的原位监测，也就是中医所说的把脉。不同的是表皮压力传感器可以自然吸附皮肤，在用户毫无感觉的情况下全天监测脉搏信息。实时监测心率不仅对于心脏病人非常重要，而且对于健康的人提前预防心血管疾病也很重要。但是要让健康的人愿意全天戴着压力传感器，那么它一定不能让人感到任何不适，在这方面表皮压力传感器的优越性就可以体现出来了。

灵敏度和响应时间是压力传感器两个重要的参数。表皮压力传感器通过检测血液通过血管引起的皮肤的微小运动来监测心率，这就要求它具有极高的灵敏度。虽然健康的人的心率一般在50～100次/分，但是要从脉搏中得到更多重要的生理信号(比如反射波增强指数、脉冲波速度等)，需要检测出完整的脉搏波形，这需要毫秒量级的响应时间。

目前压力传感器主要有三种：电容式、压电式和电阻式。其中电阻式压力传感器由于生产成本低、测量电路简单，具更有广阔的应用前景。而对于电阻式表皮压力传感器需要的材料不仅要具有压力敏感性，而且同时要具有柔性。传统的材料很少能同时满足以上两点要求。二维石墨烯由于同时具备优异的电学性能和机械性能脱颖而出，在表皮压力传感器领域受到青睐。近来，大量基于石墨烯材料的压力传感器被报道。但是它们的灵敏度以及响应时间仍无法满足实时监测脉搏的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种压力传感器及其制备方法，该方法简单，且制备的压力传感器的灵敏度较高。

本发明提供了一种压力传感器的制备方法，包括以下步骤：

将聚二甲基硅氧烷的主剂和助剂以质量比为10:1搅拌均匀，将得到的混合物均匀分散在基材上，固化，得到聚二甲基硅氧烷薄膜；

采用激光在所述聚二甲基硅氧烷薄膜上进行光刻，形成石墨烯导电图案；

将两个石墨烯导电图案面对面接触放置，得到压力传感器。

优选地，所述石墨烯导电图案为立方体或长方体。

优选地，所述面对面接触的面积＝所述石墨烯导电图案的长度×所述石墨烯导电图案的宽度。

优选地，所述激光的波长为405nm，激光的功率为100～800mW。

优选地，所述面对面接触的面积为4～36mm²。

本发明提供了一种压力传感器，其特征在于，包括叠加设置的两层相同的石墨烯导电薄膜，每层所述石墨烯导电薄膜包括叠加设置的石墨烯导电图案与远离石墨烯导电图案端的聚二甲基硅氧烷衬底；

两个石墨烯导电图案面对面接触放置。