[发明专利]一种电容式压力传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种电容式压力传感器，其特征在于，所述传感器包括：电极，由多孔阳极氧化铝模板制备的离子凝胶介质层，以及，导线；其中：

所述电极由表面设置有银纳米线层的基板构成；所述银纳米线层中埋设有延伸到银纳米线层外部的导线；

所述电容式压力传感器的结构为：离子凝胶介质层中的基底层设置在一电极的银纳米线层上，另一电极的银纳米线层设置在离子凝胶介质层中的柱状的离子凝胶上；两个电极可以称为顶部电极、底部电极；

所述离子凝胶介质层在所述顶部电极、底部电极上的银纳米线层表面均有设置；所述离子凝胶介质层的结构为：基底层表面分布有柱状的离子凝胶，从而形成阵列结构的离子凝胶介质层，所述离子凝胶介质层由P(VDF-HFP)聚合物和[EMI][TFSA]离子液体制成。

2.一种具有双面离子凝胶介质层结构的电容式压力传感器，其特征在于，所述传感器包括：电极，由多孔阳极氧化铝模板制备的离子凝胶介质层，以及，导线；其中：

所述电极、离子凝胶介质层以及导线的结构设置与权利要求1所述电容式压力传感器的结构设置相同，区别在于：所述离子凝胶介质层为：基底层的两面均分布有柱状的离子凝胶的双面离子凝胶介质层。

3.权利要求1所述的电容式压力传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

电极制备：将银纳米线喷涂在基板表面，制成柔性电极；

离子凝胶介质层制备，包括：

(1)将P(VDF-HFP)聚合物和[EMI][TFSA]离子液体制成的离子凝胶涂覆在AAO模板上，然后去除离子凝胶中的溶剂；

(2)去除溶剂后，对得到的样品进行加压加热处理，使熔融态的离子凝胶充分进入AAO孔洞；

(3)加压加热完成后，除去样品中的AAO模板，得到离子凝胶介质层；

电容式压力传感器的组装：将所述离子凝胶介质层中的基底层设置在一电极的银纳米线层上，将所述另一电极的银纳米线层设置在离子凝胶介质层中的柱状的离子凝胶上，即得。

4.权利要求2所述的电容式压力传感器的制备方法，其特征在于，采用权利要求3所述的方法得到具有纳米线阵列结构的离子凝胶介质层后，在该介质层的基底层表面放置一片新的AAO模板对介质层进行热压，使熔融态离子凝胶充分渗入AAO模板中的孔洞，然后自然冷却至室温再撤去压力，除去AAO模板，得到基底层两面均分布有柱状的离子凝胶的双面离子凝胶介质层，将该双面离子凝胶介质层置于顶部电极和底部电极之间，即得。

5.如权利要求3或4所述的电容式压力传感器的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述AAO模板由多孔氧化铝层和铝基组成，其中，多孔氧化铝层位于铝基上。

6.如权利要求5所述的电容式压力传感器的制备方法，其特征在于，所述AAO模板的孔径为100-400nm，厚度为0.2-10μm。

7.如权利要求5所述的电容式压力传感器的制备方法，其特征在于，所述AAO模板由两步阳极氧化法制备，具体包括如下步骤：

S1、将铝片浸泡在丙酮和乙醇溶液中超声清洗30min后，转移至中温管式炉，在N₂气氛下退火，退火温度500℃，时间8h；

S2、以步骤S1的铝片为阳极，铅块为阴极，以草酸为电解质，进行第一次氧化，反应后在铝片表面生成初步有序的氧化膜；

S3、将步骤S2得到的含有氧化膜的铝片浸泡在磷酸和铬酸的混合溶液中，被氧化一面朝下，保温去除一次氧化形成的表层氧化铝，完成后用去离子水反复冲洗铝片；

S4、以步骤S3得到的铝箔作为阳极、铅块为阴极在草酸中进行第二次氧化，反应后得到有序的多孔氧化膜；

S5、将步骤S4的多孔氧化膜浸泡在磷酸溶液中扩孔，得到多孔有序的多孔氧化膜模板。

8.如权利要求3或4所述的电容式压力传感器的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述离子凝胶的制备方法为：将P(VDF-HFP)聚合物溶于溶剂，得到浓度为10-20wt％的溶液，然后加入[EMI][TFSA]离子液体，即得离子凝胶。