[发明专利]压力传感器单元及压力传感器

说明书

压力传感器单元及压力传感器，该压力传感器单元包括依次设置的微结构层、柔性导电薄膜层及叉指电极层，在结构层朝向柔性导电薄膜层一侧的表面上形成有多个凸凹微结构。该压力传感器单元具有较高的本征重复性、灵敏度及分辨率。

技术领域

本发明涉及柔性设备技术领域，尤其是一种压力传感器单元及压力传感器。

背景技术

商业化三层式柔性压力传感器由于分开制造后再组装的特性，具备制造简单，成本低、可设计性强。图1所示为现有技术中压力传感器单元的结构示意图，图2所示为图1所示的压力传感器单元多次检测结果的压力-电阻关系图。如图1及图2所示，现有技术中的压力传感器单元一般包括起到保护作用的硬质背板91、导电薄膜92及叉指电极93，导电薄膜92设置于硬质背板91及叉指电极93之间。由于硬质背板91不易变形，且导电薄膜92的脆性较大，导致压力传感器单元难以随着外加压力的改变而实现均匀形变，使得现有的压力传感器单元的本征重复性(即对同一压力传感器进行多次测量，其压力-电阻曲线的重合程度)、线性度(即传感器输入-输出曲线与选定的拟合直线之间的偏差)、灵敏度(即选取压力传感器压力-电阻曲线的斜率为该压力传感器的灵敏度)及分辨率(即最小检出限值)较低，不符合压力传感器发展的需要。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种压力传感器单元及压力传感器，该压力传感器单元具有较高的本征重复性、灵敏度及分辨率。

本发明提供了一种压力传感器单元，包括微结构层、柔性导电薄膜层及叉指电极层，所述柔性导电薄膜层设置于所述微结构层与所述叉指电极层之间，在所述微结构层朝向所述柔性导电薄膜层一侧的表面上形成有多个凸凹微结构，所述柔性导电薄膜层为柔性压敏薄膜，在所述微结构层与所述柔性导电薄膜层之间及所述柔性导电薄膜层与所述叉指电极层之间还设置有粘合层，所述粘合层设置于所述微结构层与所述柔性导电薄膜层之间，及所述柔性导电薄膜层与所述叉指电极层之间的非工作区域，使得在所述微结构层与所述柔性导电薄膜层之间，及所述柔性导电薄膜层与所述叉指电极层之间的工作区域形成有间隙层。

进一步地，所述凸凹微结构呈棱台形、锯齿形、波浪形、半圆形或金字塔形。

进一步地，所述微结构层由聚二甲基硅氧烷、Eco-flex、热塑性聚氨酯、聚乙烯醇、氯丁橡胶或丁腈橡胶材质形成。

进一步地，所述柔性导电薄膜层由柔性高分子材料和导电无机填料复合而成。

进一步地，以质量百分比计所述柔性导电薄膜层中柔性高分子材料为75％-95％，导电无机填料为5％-25％。

进一步地，所述柔性高分子材料为苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、热塑性聚氨酯、聚二甲基硅氧烷、氯丁橡胶或丁腈橡胶。

进一步地，所述导电无机填料为碳纳米管、活性炭或还原氧化石墨烯。

本发明还提供了一种压力传感器，该压力传感器包括上述的压力传感器单元。

综上所述，本发明通过在微结构层朝向柔性导电薄膜一侧的表面形成凸凹微结构，当压力传感器单元受到压力时，微结构层能够更加容易地发生形变，提高压力传感器单元的灵敏度及分辨率；通过在微结构层与叉指电极之间设置柔性导电薄膜层，柔性导电薄膜层一方面能够进行导电，另一方面也能够对微结构层进行支撑，保证压力传感器单元能够随着外加压力的改变而实现均匀形变。进一步地，通过将柔性导电薄膜层由柔性高分子和导电无机填料复合而成，可以使得压力传感器单元能够对低压范围及中压范围进行检测，增大了压力传感器单元的检测量程，适应于机器人、消费型电子产品、医疗检测设备、可穿戴设备等领域的压力需要。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明