[发明专利]一种压力响应型导电油墨及其制备的压阻式传感器

说明书

本发明涉及一种压力响应型导电油墨及其制备的压阻式传感器，具体公开了种导电油墨，其特征在于，以重量份计，所述导电油墨包括：空心玻璃微珠5‑10份，热塑性树脂15‑40份，导电填料1‑60份，有机溶剂30‑70份，分散剂0.5‑5份，消泡剂0.5‑5份。还公开了一种电阻式压力传感器，所述电阻式压力传感器包含上述导电油墨制成的导电涂层作为传感层的电极。本发明的导电油墨，具有更加好的线性度，感测的压强范围更广。

技术领域

本发明属于压阻式传感器材料领域，具体涉及一种压力响应型导电油墨及其制备的压阻式传感器。

背景技术

柔性压力传感器是电子皮肤及植入式器件的关键器件之一，而且在工业测力计，医疗内窥镜等领域具有广泛的应用。从信号转换机制进行分类，压力传感器可分为电阻式传感器、电容式传感器和压电式传感器。电阻式压力传感器的基本工作原理是将被测压力的变化转变为电阻值的变化。电阻式压力传感器由于具有器件结构简单、电阻信号稳定易测、灵敏度高等优点备受关注。将电阻式压力传感器的电极阵列进行微结构化是提高传感器灵敏度、可靠性的有效途径之一。

发明专利CN109785995A，提供了一种用于制备柔性压阻式传感器的多孔导电浆料及其制备方法和应用。该多孔导电浆料包括导电碳材料、牺牲性模板和高分子聚合物载体，高分子聚合物载体包括高分子聚合物和有机溶剂，高分子聚合物与有机溶剂的质量比为1：2～1：3，以导电碳材料、牺牲性模板和高分子聚合物总质量计，导电碳材料质量百分比为2％～5％，牺牲性模板质量百分比为75％～85％，高分子聚合物质量百分比为10％～23％。该发明利用粒径可调的牺牲性模板制备多孔导电浆料，可极大的增加导电浆料成膜后的纳米孔或微米孔数量。在应力作用下，孔周围的导电颗粒相互接触，有效降低材料的电导率，从而与导电颗粒协同提升柔性压阻式传感器的灵敏度。

专利中描述的方法，比较繁杂。为了得到多孔结构，在导电油墨中引入水溶性物质，氯化钠或者蔗糖作为牺牲模板。具有如下缺点：1.牺牲物质为水溶性的物质，难以在油溶性的树脂体系中均匀分散，从而带来，孔不均匀的问题，进而影响其对压力的敏感性；2.多孔结构的构造，要求配方体系形成非常柔韧的结构，这对配方体系提出了较高要求，配方可调性降低，应用的场景变窄。3.导电油墨固化后，要用水去除涂层中的牺牲模板，工序增加，不可控的因素增加。

采用牺牲模板来构造压变结构，这种结构的稳定性不高。而且，采用牺牲模板构造多孔结构，也对配方体系提出了较高要求，降低了配方的可调性，应用场景减少。牺牲模板去除也增加了工艺难度。

发明内容

针对现有技术中的以上缺陷，本发明提供了一种导电油墨，其可以制备电阻式压力器的传感层，克服了现有技术中制备需要牺牲模板、工艺复杂、感测的压强线性范围窄的问题。

本发明一个方面提供了一种导电油墨，以重量份计，所述导电油墨包括：

在本发明的一些技术方案中，所述的热塑性树脂选自热塑性聚氨酯树脂、环氧树脂，氯醋树脂，聚酯树脂，丙烯酸酯树脂以及前述中的一种或多种的组合。

在本发明的一些技术方案中，所述的导电填料选自金属填料和/或碳材料类填料；所述金属填料选自银粉、铜粉、镍粉、铁粉、铝粉、锌粉或锡粉中的任意一种或至少两种的组合；所述碳材料类填料选自石墨、石墨烯、碳纤维、炭黑或碳纳米管中的任意一种或至少两种的组合。

在本发明的一些技术方案中，所述的有机溶剂选自异佛尔酮、二丙酮醇、环己酮、尼龙酸二甲酯、二乙二醇乙醚、乙酸二甘醇一乙基醚酯、丙二醇苯醚、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸异丙酯、乙酸正丁酯、乙酸仲丁酯、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯中一种或多种的组合。

在本发明的一些技术方案中，所述的分散剂选自BYK103、AFCONA4010、AFCONA4015。