[发明专利]一种可水洗可穿戴的高灵敏度压力传感器的制备方法

说明书

本发明涉及一种可水洗可穿戴的高灵敏度压力传感器的制备方法。该方法包括：将含有钯源和PAN的纺丝液静电纺丝，然后化学镀银；将得到的导电纳米纤维膜电极作为上下两层，接入导线，中间层为介电层，封装。该传感器可穿戴，水洗后依然具有高灵敏度。该方法工艺简单，得到的传感器可穿戴，水洗后依然具有高灵敏度，且轻薄柔性、高精确度，抗疲劳度高，在人工智能领域具有重要作用。

技术领域

本发明属于压力传感器的制备领域，特别涉及一种可水洗可穿戴的高灵敏度压力传感器的制备方法。

背景技术

随着科技水平的提升，传感器在未来的人工智能发展中起着重要作用，人们通过纳米技术和柔性电子技术实现了压力传感器向可弯曲、可穿戴和水洗方向发展，传感器柔性化渐渐成为发展的趋势和方向，在医疗健康、人体技能检测、实时反馈等方面有较多的应用。

压力传感器通常分为三种：电阻式压力传感器，压电式压力传感器以及电容式压力传感器，其中电容式压力传感器是响应外界压力变化而引起的电容变化并转移成电信号输出，其具有良好的动态响应性、较稳定的信号输出，功率消耗较小，耐恶劣条件等优点而被广泛欢迎。

目前设计的柔性传感器既要保证相对轻薄柔性和简单的生产工艺情况下，又要对于灵敏度的提升、监测范围的增大、工艺的简化以及成本的降低等问题进行调整。因此，如何提高传感器的灵敏度这个问题已经越来越受到人们的重视。刘国栋(CN 106959176 A)设计了一种以金纳米棒嵌入PDMS作为电极，聚氨酯为介电层的电容式压力传感器，可以一定程度上改善低压强状态的灵敏度，但是涂布的金纳米棒大部分分布在电极表层，且含量较少，成本相对较大。李阳(CN109781311A)的以聚3，4-乙烯二氧噻吩与聚苯乙烯磺酸盐制得导电聚合物埋设导线作为电极，聚合物聚偏氟乙烯-六氟丙烯和石墨烯量子点作为复合材料作为介质层，制备新型复合材料微结构阵列，形成锯齿结构，具有灵敏度较好、迟滞小、可重复性好的优点，但是制备方法步骤相对繁琐，且在低压的灵敏度仍无法较好改善。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可水洗可穿戴的高灵敏度的柔性电容式压力传感器的制备方法，以克服现有技术中电容式压力传感器灵敏度不高、制备步骤繁琐等缺陷。

本发明提供一种电容式压力传感器的制备方法，包括：

(1)将含有钯源和PAN的纺丝液静电纺丝，得到纳米纤维膜，然后化学镀银得到导电纳米纤维膜电极；

(2)将步骤(1)中导电纳米纤维膜电极作为上下两层，接入导线，中间层为介电层，封装，得到电容式压力传感器。

所述步骤(1)中纺丝液中钯源含量为1.0～2.0ppm，PAN浓度为8～10％wt，溶剂为DMF。

所述步骤(1)中静电纺丝的工艺参数为：喷头直径0.6～0.7mm，接收距离为10～20cm，推进速度6.0～7.0ml/h，施加电压为15～20kv，静电纺丝时间8～12h。

所述步骤(1)中钯源为PdCl₂。

所述步骤(1)中化学镀银为：将纳米纤维膜浸入还原液中，再加入镀银液，在超声条件下反应30～50min。化学镀银是以常见化学镀的配方。

所述步骤(2)中介电层为塑料、聚偏氟乙烯PVDF、聚二甲基硅氧烷PDMS或尼龙网，优选尼龙网。

所述步骤(2)中接入导线为：将导线一端贴在导电纳米纤维膜电极表面，然后用银浆涂覆导线，固化。将导线牢牢固定在电极上。

所述步骤(2)中封装采用聚二甲基硅氧烷PDMS、聚氯乙烯PVC、环氧树脂EPOXY、热塑性聚氨酯弹性体橡胶TPU、聚偏氟乙烯PVDF或聚酰亚胺PI，优选聚酰亚胺PI。

所述步骤(2)中上下两层电极的有效重叠面积为2.2×2.3mm。