[发明专利]一种柔性电容式压力传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种柔性电容式压力传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10，选择传感器材料；

S20，制备柔性基底，作为介电层；

S30，对电极层或者介电层进行结构化处理，包括对上电极层的表面加入棱锥体微结构；

S40，制备上下电极层；

S50，将电极导线穿入电极薄膜中；

S60，将制备的上电极层和下电极层交叉贴合放置，使二者上设置的电极阵列相互垂直，上电极层和下电极层之间设置介电层，在80摄氏度烘箱中放置2小时进行固化，取下即制得的三明治结构的柔性电容式压力传感器。

2.根据权利要求1所述的柔性电容式压力传感器的制备方法，其特征在于，所述选择传感器材料包括作为基底材料的聚二甲基硅氧烷和作为导电材料的碳纳米管粉末。

3.根据权利要求1所述的柔性电容式压力传感器的制备方法，其特征在于，所述制备柔性基底，包括以下步骤：

S21，量取液态聚二甲基硅氧烷和聚二甲基硅氧烷固化剂，以质量比10:1的比例混合搅拌，再将液态聚二甲基硅氧烷和去离子水以3:1的比例混合，将上述形成的两种混合溶液搅拌在一起；

S22，将溶液滴涂在清洗干净的玻璃片表面，旋涂20s，在60摄氏度的烘箱中固化半个小时，得到半固化的柔性基底聚二甲基硅氧烷膜，将这个柔性衬底切割成大约6cm*6cm的方形形状；

S23，在碳纳米管粉末中加入稀硝酸，经磁力搅拌机搅拌，超声分散处理,后，加入去离子水稀释，静置后，滤去上层清液，制得氧化碳纳米管。

4.根据权利要求1所述的柔性电容式压力传感器的制备方法，其特征在于，所述制备上下电极层，包括以下步骤：

S41，制备带有棱锥体微结构的上电极层，根据电极阵列和导线图制作丝印网版，利用丝网印刷工艺将导电材料印刷到半固化微结构的聚二甲基硅氧烷膜上；

S42，制备下电极层，将氧化碳纳米管印刷在平滑的基底膜上，经过干燥制得电极层，制备的下电极层的电极阵列为4-6条0.5cm*5cm的平行带状，其间隔为4-6mm。

5.根据权利要求1所述的柔性电容式压力传感器的制备方法，其特征在于，所述介电层为聚二甲基硅氧烷薄膜。

6.根据权利要求1所述的柔性电容式压力传感器的制备方法，其特征在于，所述制得的三明治结构的柔性电容式压力传感器，在向其施加压力时，发生形变，电容值随之变化，其电容的表达式为：

其中，ε₀＝8.854×10^-12F/m表示真空中的绝对介电常数，ε_r为介电层的相对介电常数，S_ζ为电容单元面积，D为上下电极层的层间初始厚度，ΔD为层间变化的距离。

7.一种采用权利要求1-6之一所述制备方法制备的柔性电容式压力传感器，其特征在于，包括由上至下的上电极层、介电层和下电极层，其中，上电极层为带有棱锥体微结构的氧化碳纳米管薄膜，介电层为聚二甲基硅氧烷薄膜，下电极层为平滑的导电平面电极。

8.根据权利要求7所述的柔性电容式压力传感器，其特征在于，所述棱锥体微结构的高度为0.2mm，制备的氧化碳纳米管薄膜厚度为200μm-400μm。

9.根据权利要求7所述的柔性电容式压力传感器，其特征在于，所述上电极层和下电极层上设置的电极阵列均为平行带状，上电极层和下电极层上的电极阵列呈垂直交叉的结构放置。

10.根据权利要求9所述的柔性电容式压力传感器，其特征在于，所述电极阵列中的每个电极的大小为0.5cm*5cm，相互间隔为0.5cm。