[发明专利]一种柔性压力传感器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种柔性压力传感器及其制备方法，包括：导电层、粘附层和修饰层，所述导电层为两层，所述修饰层通过所述粘附层设置于两层所述导电层之间，所述修饰层为小分子材料层，且两个所述导电层之间产生遂穿电流。本发明提供的柔性压力传感器，在两层导电层之间通过设置修饰层，既能使两层导电层之间的物理隔绝，又确保了两层导电层之间在通电的情况下，可以产生遂穿电流。当本传感器即使受到微弱外力作用时，压力的挤压作用使得上下两层导电层相互靠近，使器件电阻变小，电流增加。本传感灵敏度高，而且受外界压力作用时，产生的电流跟随压力变化呈线性变化，测量精度高，且稳定。

技术领域

本发明涉及传感器领域，尤其涉及一种灵敏度高的柔性压力传感器及其制备方法。

背景技术

随着信息技术的高速发展，日常生活中人们所要处理的信息量越来越大，传统的刚性电子器件在已经不能满足人们对电子器件更轻，更快，更小，高度集成化方面的要求。未来电子学的解决途径在于发展柔性，可变性，人体友好的器件。近年来，柔性(弯曲，拉伸)电子学由于在不同领域，例如仿生机器人的传感皮肤、可穿戴的通讯器件以及仿生集成器件等方面的应用而受到人们广泛关注。

电子皮肤、电子肌肉、电子纤维等都代表了一种新，形状可塑，大面积的集成电子学。研究与人类皮肤敏感性相近的电子皮肤源于制备大面积、多传感器的表面的需求，这些表面被大量应用于人工智能仿生，医疗诊断，以及取代或代替人类的器官等的应用方面。例如，为机器人提供传感能力，将会扩展他们的应用范围，包括：老年人陪护。这些电子皮肤传感器如果应用在人的皮肤上，将能够提供高水准的诊断和身体信号监控。

发展柔性电子学最有挑战性的就是让柔性器件同时得到好的电学性能和机械稳定性。尤其是，组成柔性集成系统的材料和器件要合理地组合，以便在高应力下充分发挥他们的机械和电学功能。

近年来，可穿戴设备中的压力传感器因能够监测关节运动，脉搏跳动等人体信号等而备受关注。然而，这类可穿戴设备中包含了很多非常复杂的、昂贵的制造工艺，从而限制了它们在现实中的广泛应用。传统的基于硅金属氧化物半导体场效应晶体管有较高的灵敏度，但是他们无法折叠，因此，不适合制备柔性器件。现有的压力传感器主要有几种：压阻式压力传感器、陶瓷压力传感器、扩散硅压力传感器、蓝宝石压力传感器、压电式压力传感器。这些种类的压力传感器都存在四个无法避免的误差：偏移量误差、线性误差、滞后误差和灵敏度误差，而其中的灵敏度误差在各种压力传感器中不尽相同，尤其是采用应变片制成的压力传感器，其灵敏度较低便导致了现有压力传感器其应用范围受限，尤其在医疗领域的应用，因其灵敏度较低而大大受限。

在下一代的可折叠便携式的器件中，柔性，高灵敏，低成本的压力传感器已经变得受到研究者越来越多的重视。研究者制备出很多种柔性的压力传感器，这些传感器是基于复杂昂贵的橡胶介电电容器件，相互交错的压阻传感器，有机场效应晶体管，以及基于纳米线阵列的场效应晶体管等。这些柔性的压力传感器需要精心设计的纳米结构，导致他们的制作成本和方法是非常复杂和昂贵的。因此，发展一种成本低，大面积制备的柔性压力敏感的材料能够在大范围内有响应的柔性压力传感器是势在必行的。

发明内容

本发明为解决现有的压力传感器灵敏度较低、成本高的问题，所采用的技术方案是：一种柔性压力传感器，包括：导电层、粘附层和修饰层，所述导电层为两层，所述修饰层通过所述粘附层设置于两层所述导电层之间，所述修饰层为小分子材料层，且两个所述导电层之间产生遂穿电流。

进一步改进为，所述修饰层为长烷基链小分子材料层。

进一步改进为，所述修饰层为一至三层长烷基链小分子层。

进一步改进为，所述修饰层为单层长烷基链小分子层，且所述长烷基链小分子层通过所述粘附层设置于任一所述导电层的内侧。

进一步改进为，所述修饰层为双层长烷基链小分子层，且两层所述长烷基链小分子层分别通过所述粘附层设置于两个所述导电层内侧。