[发明专利]柔性压力传感器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种柔性压力传感器及其制备方法。所述柔性压力传感器包括a)基底；b)经由铬或钛涂层附着在所述基底上的叉指电极；和c)在所述叉指电极上的发泡的热塑性聚氨酯‑碳复合片材，其包含热塑性聚氨酯树脂与导电碳材料。本发明的柔性压力传感器具有良好的柔性、高弹性和压敏特性，并且其稳定性好。同时制备本发明的柔性压力传感器的工艺简单，成本低。

技术领域

本发明涉及传感器制造技术领域。具体地，本发明涉及柔性压力传感器及其制备方法。

背景技术

压力传感器是一种通过捕捉敏感材料受力时的电性能变化，将力信号转换为电信号输出的装置。压力传感器的应用已经深入到人们生活的许多方面，如航空航天、国防、军事、水利水电、资源开发、铁路船舶交通、医疗诊断、电子触摸屏、电子秤等。

目前，压力传感器多数是基于金属、半导体应变片等刚性敏感材料制作而成，其缺点是脆性大、应变小，缺乏柔韧性，舒适性差。然而，人体健康、康复医疗、体育锻炼、运动生物学等领域均有对传感器柔韧性的要求，如研究糖尿病患者的糖尿病足与地面接触压力的分布，刚性传感器难以与患者足底完全接触，这就难以获取病足的完整病变情况。

因此，需要使得压力传感器柔性化，从而能够测量复杂形状表面上的接触应力变化。

CN106370327A公开了一种柔性压力传感器，其包括相对设置的两个电极结构，每一电极结构包括柔性衬底以及设置在所述柔性衬底上的导电层，所述两个电极结构的导电层相互朝向地接触连接；其中，所述柔性衬底包括衬底本体及设置于所述衬底本体上的多个凸结构，所述导电层覆设在所述柔性衬底的具有多个凸结构的表面上。所述柔性衬底的材料选自聚二甲基硅氧烷、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯醇、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、芳香族无规共聚物、丁苯橡胶、聚氨酯类弹性体、聚烯烃类弹性体和聚酰胺类弹性体中的任一种。

然而，许多柔性材料的电学性能在应力下变化很小，导致由其制备的柔性压力传感器对压力变化不敏感。

因此，本领域中仍需要对压力变化敏感的柔性压力传感器。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种柔性压力传感器，其对压力变化敏感。

因此，根据本发明的第一方面，提供一种柔性压力传感器，其特征在于，其包括：

a)基底；

b)经由铬或钛涂层附着在所述基底上的叉指电极；和

c)在所述叉指电极上的发泡的热塑性聚氨酯-碳复合片材，其包含热塑性聚氨酯树脂与导电碳材料。

根据本发明的第二方面，提供上述柔性压力传感器的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：

I)在所述基底上施加铬或钛涂层；

II)在所述铬或钛涂层上设置所述叉指电极；和

III)将所述发泡的热塑性聚氨酯-碳复合片材固定在所述叉指电极上以形成所述柔性压力传感器。

本发明的柔性压力传感器具有良好的柔性、高弹性和压敏特性，并且其稳定性好。同时制备本发明的柔性压力传感器的工艺简单，成本低。

附图说明

在下文中，将结合附图对本发明进行示例说明，其中：

图1是根据本发明的一个实施方案的柔性压力传感器的结构示意图，a：主视图，b：俯视图，其中①表示基底；②表示叉指电极；③表示发泡的热塑性聚氨酯-碳复合片材。

图2显示了实施例1-5和对比实施例1制备的柔性压力传感器的压力-电容响应曲线，其中纵坐标ΔC＝Cp-Co，Cp是不同压缩比例下的电容，Co是未被压缩时的电容。