[发明专利]一种柔性压力传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种柔性压力传感器，其特征在于，包括：液态金属泡沫框体、柔性封装体和两根金属引线；其中，

所述液态金属泡沫框体具有由液态金属微米级骨架相互连接所构成的三维导电网络；

所述柔性封装体填充于所述液态金属泡沫框体中且渗透至所述液态金属泡沫框体的三维导电网络的孔隙中，用于封装所述液态金属泡沫框体并增强所述液态金属泡沫框体的抗电磁干扰能力；

两根所述金属引线分别连接在所述液态金属泡沫框体的两端，用于将所述液态金属泡沫框体连接至外部电路以测量所述液态金属泡沫框体的电阻。

2.根据权利要求1所述的柔性压力传感器，其特征在于，制备所述液态金属泡沫框体所选用的液态金属材料选自熔点在5℃~25℃的液态金属合金。

3.根据权利要求1所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述液态金属合金选自GaIn和GaInSn中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述液态金属泡沫框体的厚度在0.1mm-2mm的范围内，所述液态金属泡沫框体内部三维导电网络的孔隙率在70%-77%范围内，所述液态金属泡沫框体内部三维导电网络的平均孔径在20μm-500μm范围内。

5.根据权利要求1所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述液态金属泡沫框体内部三维导电网络的孔隙结构呈球形、矩形或编织形。

6.根据权利要求1所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述柔性封装体的材质为硅橡胶材料与液态金属进行充分混合后形成液态金属硅橡胶混合物，其中，所述硅橡胶材料与液态金属的质量比为1~4:1；所述硅橡胶材料选自PDMS、Ecoflex以及SEBS中的至少一种。

7.根据权利要求3所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述金属引线的直径为0.01mm~0.5mm。

8.一种如权利要求1至7中任一项所述的柔性压力传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤（1），将孔隙直径为20μm-500μm的模板颗粒与水按照一定的质量比混合后压入框型3D打印模具中，制成多孔块状模板，并将其在-50℃的环境下冷冻干燥一段时间以去除水分；

步骤（2），将所述干燥后的多孔块状模板从模具中取出后放入含有液态金属的容器中，抽真空使液态金属渗透到多孔块状模板的孔隙中，随后在-20℃~10℃的水性溶剂中超声处理一段时间，直至所述多孔块状模板完全溶解并得到固态的液态金属泡沫，将其在-50℃的环境下冷冻干燥一段时间以去除水分；

步骤（3），将液态金属和未固化的硅橡胶按照预设质量比充分混合以得到未固化的液态金属硅橡胶混合物，并将其作为封装材料；

步骤（4），在-10℃~0℃的环境下，将所述固态的液态金属泡沫结构放入矩形3D打印模具中，将两根具有封装层的金属引线的接头分别插入液态金属泡沫结构的两端，随后向所述固态的液态金属泡沫结构中灌满未固化的液态金属硅橡胶混合物，抽真空直至液态金属硅橡胶混合物完全渗透到液态金属泡沫结构的孔隙中，在-10℃~0℃的环境下静置一段时间使液态金属硅橡胶混合物得到固化，即可得到抗电磁干扰的柔性压力传感器。

9.根据权利要求8所述的柔性压力传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，预设质量比为1~4:1。

10.根据权利要求8所述的柔性压力传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中，具有封装层的金属引线的制备方法如下：

将一定量未固化的液态金属硅橡胶混合物灌注于预设内径的硅橡胶管内，再将金属线插入其中心位置，并在50-80℃下烘烤1-3小时，使得液态金属硅橡胶混合物完全固化，最后将所述硅橡胶管壁破坏，即可得到具有封装层的金属引线。