[发明专利]液态金属薄膜电极的制造方法及柔性压力传感器

说明书

本发明涉及一种液态金属薄膜电极的制造方法及柔性压力传感器,包括：将弹性体介电层的两种组分按照比例混合，经过搅拌并除去气泡后，滴加在经表面活性剂处理的第一载体上，并进行旋涂处理；对所述第一载体进行加热，在所述弹性体介电层未完全固化时粘贴导电胶带；将液体金属喷涂在所述弹性体介电层上，形成液态金属电极，且所述液态金属电极与所述导电胶带相连；在带有液态金属电极的弹性体介电层上加入定型体，形成第一液态金属弹性体复合电极，待固化后，将所述第一液态金属弹性体复合电极从所述第一载体上分离。本发明灵敏度高，不易受外界环境干扰。

技术领域

本发明涉及柔性压力传感器的技术领域，尤其是指一种液态金属薄膜电极的制造方法及柔性压力传感器。

背景技术

柔性压力传感器按照工作原理可以分为电容式、电阻式、压电式等。其中，电容式压力传感器具有检测极限低、灵敏度高、能耗小、发热程度低以及结构紧凑等优点。电容式压力传感器由柔性电极和电容介质组成，根据外力作用下电极正对面积、间隔距离以及电容介质的改变实现输出信号的响应。其中，柔性电极的制备方案大体可分为两种：一种是向聚二甲基硅氧烷(PDMS)、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、聚氨酯(PU)等弹性聚合物基质中掺入石墨烯、碳纳米管(CNTs)、金属纳米颗粒或纳米线等导电填料；另一种是选用自身可拉伸的导电材料，比如离子液体、离子凝胶、液态金属等。

上述两种柔性电极制备方案中，向弹性体聚合物中掺入导电填料的方法会增大材料整体的杨氏模量，降低机械强度和可拉伸性，在形变过程中容易导致电阻急剧增大，甚至产生不可逆损坏；而以液态金属等材料作为柔性电极时，其流动性增加了三维结构修饰和封装的难度。

另外现有的柔性压力传感器中，“柔性”往往仅限于能够自由弯曲以及轻微的拉伸。虽然目前有很多可拉伸材料被用于研发应变传感器，即利用材料拉伸形变产生的电学信号来反馈传感器的拉伸程度，但拉伸这一变量对于大多数压力传感器来说，是一个影响压力检测准确性的干扰因素，因此，压力传感器的可拉伸性并没有得到充足的研究，如何在保证压力灵敏度的基础上提升传感器的柔性和可拉伸性仍然是一个值得研究的问题。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中压力传感器可拉伸性差、压力信号易受拉伸干扰等问题，从而提供一种高灵敏度、可拉伸的液态金属薄膜电极的制造方法及柔性压力传感器。

为解决上述技术问题，本发明的一种液态金属薄膜电极的制造方法，包括：将弹性体介电层的两种组分按照比例混合，经过搅拌并除去气泡后，滴加在经表面活性剂处理的第一载体上，并进行旋涂处理；对所述第一载体进行加热，在所述弹性体介电层未完全固化时粘贴导电胶带；将液体金属喷涂在所述弹性体介电层上，形成液态金属电极，且所述液态金属电极与所述导电胶带相连；在带有液态金属电极的弹性体介电层上加入定型体，形成第一液态金属弹性体复合电极，待固化后，将所述第一液态金属弹性体复合电极从所述第一载体上分离。

在本发明的一个实施例中，所述弹性体介电层和定型体所使用的材料是硅橡胶。

本发明还提供了一种液态金属薄膜电极的制备方法，在完成上述的液态金属薄膜电极的制备方法的步骤后，还包括：将第一液态金属弹性体复合电极置放在第二载体上，使所述第一液态金属弹性体复合电极中的弹性体介电层朝向所述第二载体，并将具有液态金属电极的条纹与所述第二载体的微孔对齐；将所述第二载体及第一液态金属弹性体复合电极置放在真空环境中，先施加负压，然后增压，使所述第一液态金属弹性体复合电极向所述微孔内凹陷；在所述凹陷内加入定型体，形成第二液态金属弹性体复合电极，待固化后，将所述第二液态金属弹性体复合电极从所述第二载体上分离。

在本发明的一个实施例中，所述第一液态金属弹性体复合电极向所述微孔内凹陷的程度通过改变负压的大小进行调节。