[发明专利]基于纳米粒子点阵量子电导的柔性温敏压力传感器及其组装方法和应用

权利要求书

1.基于纳米粒子点阵量子电导的柔性温敏压力传感器，其特征在于，所述传感器包括高分子聚合物薄膜(1)，金属纳米粒子点阵(2)、金属微电极(3)和电导测量外电路(4)；其中，至少一组金属纳米粒子点阵(2)沉积于高分子聚合物薄膜(1)的上下表面，且各组内的金属纳米粒子点阵(2)处于聚合物薄膜(1)的上下表面完全相同的位置，一一对应；金属微电极(3)设于各组金属纳米粒子点阵(2)的两侧，且对称分布于高分子聚合物薄膜(1)的上下表面相同位置；电导测量外电路(4)与金属微电极(3)电连接；

上下表面的金属纳米粒子点阵(2)的导电能力随温度变化有同幅度的变化，上下表面的金属纳米粒子点阵(2)的导电能力随压力变化呈趋势相反的变化；具体的，当聚合物薄膜(1)的某一表面的某一位置受到一个压力作用时，会在该表面产生一定的压缩应变，同时在其背面产生一定的拉伸应变，两种不同的应变导致该位置处同组内上下表面纳米粒子点阵(2)的电导同步变化，变化趋势相反；当聚合物薄膜(1)表面某处位置温度发生变化时，使得该位置处同组内上下表面纳米粒子点阵(2)的电导同步变化，变化趋势相同；

所述传感器通过外电路同步测量处于聚合物上下表面完全相同位置的两个纳米粒子点阵(2)的电导变化，以同位同步的测量外部施加的压力和环境温度的变化。

2.根据权利要求1所述的基于纳米粒子点阵量子电导的柔性温敏压力传感器，其特征在于，所述高分子聚合物薄膜(1)为绝缘膜，其电阻率≥10⁹Ω·m，弹性模量为100kPa-4000MPa，厚度为0.05mm-1mm；包括：聚二甲基硅氧烷、硅橡胶、氟橡胶或聚对苯二甲酸乙二醇酯。

3.根据权利要求1所述的基于纳米粒子点阵量子电导的柔性温敏压力传感器，其特征在于，所述金属纳米粒子点阵(2)材质为金、银、钯、铂、铬或铝；粒子的平均尺寸为5-30nm，相邻粒子间的平均间隙为0.1-5nm，金属纳米粒子点阵(2)覆盖率为30-90％；电子在粒子间的传输方式为遂穿跳跃，每个点阵的电阻≥10kΩ。

4.根据权利要求1所述的基于纳米粒子点阵量子电导的柔性温敏压力传感器，其特征在于，所述金属微电极(3)为叉指电极、平行电极或螺旋电极，材质为金或银，电极厚度为100-300nm，两极间宽度为4μm-300μm。

5.根据权利要求1所述的基于纳米粒子点阵量子电导的柔性温敏压力传感器，其特征在于，所述电导测量外电路(4)采集频率为1-2000Hz，与金属微电极(3)通过直径为10-100μm的漆包线连接。

6.根据权利要求1所述的基于纳米粒子点阵量子电导的柔性温敏压力传感器，其特征在于，所述传感器的测量温度范围为20-70℃。

7.根据权利要求1所述的基于纳米粒子点阵量子电导的柔性温敏压力传感器，其特征在于，所述传感器的测量压力范围为0.5-100000Pa。