[发明专利]一种柔性压力传感器及其制备方法

说明书

本发明提供了一种柔性压力传感器及其制备方法，包括：液态金属泡沫框体、柔性封装体和两根金属引线；其中，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；柔性封装体填充于液态金属泡沫框体中且渗透至液态金属泡沫框体的三维导电网络的孔隙中；两根金属引线分别连接在液态金属泡沫框体的两端。本发明提供的柔性压力传感器,通过内部具有三维导电网络的液态金属泡沫框体作为测压元件，该测压元件在拉伸或压缩的情况下会产生导电通路变化，相应的产生电阻的变化，进而由其电阻可得到对应的压力；进一步通过在液态金属泡沫框体内部渗透柔性封装体，提高了柔性压力传感器的抗电磁干扰能力，保证了压力检测的准确性。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，具体而言，涉及一种柔性压力传感器及其制备方法。

背景技术

随着现代技术的发展，柔性压力传感器受到越来越多的研究和关注。相比于传统的压力传感器，柔性压力传感器在结构设计上更加灵活，在应用方面也更具有多样性。在实际的工业以及生活应用中，柔性压力传感器在电子皮肤，柔性触摸屏，医疗器械，人机交互，仿生机器触觉以及工业机器人等诸多领域。

电阻式柔性压力传感器主要是通过将外部压力的变化转化为其内部结构电阻的变化。目前对电阻式柔性压力传感器的研究在响应灵敏性、准确性以及量程范围等方面已经取得了较大的突破。考虑到在实际应用中复杂多变的电磁环境对传感器准确性的影响，对于能够实现抗电磁干扰的柔性压力传感器的研究显得尤为重要。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种柔性压力传感器及其制备方法，旨在解决现有技术中柔性压力传感器抗电磁干扰能力差导致其在复杂电磁环境下检测准确性较差的问题。

一个方面，本发明提出了一种柔性压力传感器，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。

进一步地，上述柔性压力传感器中，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。

进一步地，上述柔性压力传感器中，所述液态金属合金选自GaIn和GaInSn中的至少一种。

进一步地，上述柔性压力传感器中，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。

进一步地，上述柔性压力传感器中，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。

进一步地，上述柔性压力传感器中，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。

进一步地，上述柔性压力传感器中，所述金属引线的直径为0.01mm~0.5mm。