[发明专利]一种兼具高灵敏与宽量程的柔性压力传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种兼具高灵敏与宽量程的柔性压力传感器，包括柔性增敏层和叉指电极，其特征在于：还包括柔性增敏层和叉指电极之间的疏松可压缩导电层；

所述疏松可压缩导电层是由超细纤维网络和导电纳米粒子复合构成的具有多级微/纳孔结构的导电层。

2.根据权利要求1所述的一种兼具高灵敏与宽量程的柔性压力传感器，其特征在于，多级微/纳孔结构的孔径为100nm～600μm。

3.根据权利要求1所述的一种兼具高灵敏与宽量程的柔性压力传感器，其特征在于，所述柔性增敏层表面具有微结构凸起阵列；

所述疏松可压缩导电层的一侧覆盖在所述柔性增敏层具有微结构凸起阵列的表面上，所述疏松可压缩导电层的另一侧与叉指电极的电极面接触。

4.根据权利要求3所述的一种兼具高灵敏与宽量程的柔性压力传感器，其特征在于，所述疏松可压缩导电层的电导率为0.1～10S/m；

所述疏松可压缩导电层的厚度为0.3～0.8mm；

所述柔性增敏层的厚度为0.3～1.0mm；

所述叉指电极的金属厚度为100～200nm；所述叉指电极的长为10～20mm，宽为10～20mm，叉指的指宽和指间距为0.2～2.0mm；。

所述微结构的形状为金字塔形、半球形、半圆柱形或圆柱形；

所述柔性压力传感器的压力检测量程为700～950KPa，在1～25KPa压力范围内所述柔性压力传感器的灵敏度为2.2～3.2KPa^-1。

5.制备如权利要求1～4任一项所述的一种兼具高灵敏与宽量程的柔性压力传感器的方法，其特征在于：先分别制备柔性增敏层、疏松可压缩导电层和叉指电极，再组装得到所述兼具高灵敏与宽量程的柔性压力传感器；

所述疏松可压缩导电层是在超细纤维网络的纤维表面沉积导电纳米粒子构筑得到。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)分别制备表面具有微结构凸起阵列的柔性增敏层、疏松可压缩导电层和叉指电极；

(2)将疏松可压缩导电层的一侧覆盖在柔性增敏层具有微结构凸起阵列的表面上，将疏松可压缩导电层的另一侧与叉指电极的电极面接触，并使用粘合剂封装，制得兼具高灵敏与宽量程的柔性压力传感器。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述疏松可压缩导电层的制备方法为：首先将具有超细纤维网络结构的聚合物膜在乙醇中超声清洗，然后将导电纳米粒子分散液喷涂、滴涂或抽滤沉积到具有超细纤维网络结构的聚合物膜表面，最后经干燥处理制得疏松可压缩导电层；

或者为：首先将具有超细纤维网络结构的聚合物膜在乙醇中超声清洗，然后将具有超细纤维网络结构的聚合物膜置于导电纳米粒子分散液中常温超声处理，最后经干燥处理制得疏松可压缩导电层。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，导电纳米粒子占聚合物膜质量的0.5～5％；

导电纳米粒子为碳纳米管、碳纤维、炭黑、金属纳米颗粒、金属粉末、金属纳米线、金属氧化物粉末和石墨烯中的一种以上；

聚合物为聚氨酯、聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚乳酸、聚酯、尼龙和丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种以上；

导电纳米粒子分散液中导电纳米粒子的质量浓度为0.1～0.5％；

超细纤维的直径为10nm～20μm。