[发明专利]柔性电介质体、柔性压力传感器及其各自的制备方法

说明书

本申请涉及一种柔性电介质体，所述柔性电介质体的一侧表面具有微结构图案，所述柔性电介质体的内部具有微孔结构。将所述柔性电介质体作为柔性压力传感器的介电层使用时，在受力过程中，柔性电介质体表面的微结构图案先发生变形，提高柔性压力传感器的灵敏度，随着压力增大，柔性电介质体内部的微孔结构发生变形，增大柔性压力传感器的压力测试范围。

技术领域

本申请涉及传感器技术领域，具体涉及一种柔性电介质体、柔性压力传感器及其各自的制备方法。

背景技术

近年来，柔性压力传感器逐渐成为智能机器人电子皮肤和人体生理信号监测领域的重要研究对象。

在各种类型的柔性压力传感器中，电容式的柔性压力传感器具有制备简单、信号易采集、成本低等优点，应用较为广泛，其依据受压过程中，上、下电极板之间有效面积、距离或者介电常数发生变化，导致电容值改变而得到压力测试数据。目前，越来越多的研究通过对电容式的柔性压力传感器的介电层微结构进行优化来提高柔性压力传感器的性能，但相关技术仍很难做到使柔性压力传感器在保持高灵敏度的同时拥有宽泛的检测范围，并且，目前制备介电层微结构的工艺还存在步骤繁琐、用料多且工艺参数难以控制的问题。

发明内容

针对上述技术问题，本申请提供一种柔性电介质体、柔性压力传感器及其各自的制备方法，能够使柔性压力传感器的压力检测范围以及灵敏度同时得到提高，工艺简单、成本低廉。

为解决上述技术问题，本申请提供的一种柔性电介质体，所述柔性电介质体的一侧表面具有微结构图案，所述柔性电介质体的内部具有微孔结构。

其中，所述微结构图案包括微凸结构图案。

其中，所述微结构图案为锥体阵列，所述锥体的高度为1～200μm，相邻锥体间隔10～500μm。

其中，所述微孔结构包括直径为10～300μm的孔，所述微孔结构中的每个孔均与外部连通。

本申请还提供一种柔性电介质体的制备方法，包括：

提供一侧表面刻蚀微结构图案的模板；

将电介质材料与造孔颗粒、固化剂混合均匀，得到混合物；

将所述混合物涂覆在所述模板的微结构图案侧并固化成型；

去除所述模板及所述造孔颗粒，得到表面具有微结构图案和内部具有微孔结构的柔性电介质体。

其中，所述模板为水溶性高分子模板，所述提供一侧表面刻蚀微结构图案的模板的步骤，包括：

采用激光在所述水溶性高分子模板的一侧表面刻蚀微结构图案。

其中，所述造孔颗粒为水溶性颗粒，所述去除所述模板及所述造孔颗粒，得到表面具有微结构和内部具有微孔结构的柔性电介质体的步骤，包括：

采用超声清洗溶解去除所述模板及所述造孔颗粒。

其中，所述激光的单脉冲能量范围为20～300μJ，所述激光的扫描速度范围为100～3000mm/s。

其中，所述造孔颗粒的质量占所述电介质材料与所述造孔颗粒的总质量的比例大于或等于60％且小于或等于90％。

本申请还提供一种柔性电介质体的制备方法，包括：

将电介质材料与造孔颗粒、固化剂混合均匀，得到混合物；

将所述混合物固化成型；

在固化成型后的混合物的一侧表面刻蚀微结构图案；

去除所述造孔颗粒，得到表面具有微结构图案和内部具有微孔结构的柔性电介质体。