[发明专利]一种柔性叉指电容传感器结构及其制备方法

权利要求书

1.一种柔性叉指电容传感器制备方法，其特征在于：柔性叉指电容传感器由橡胶基底层、填充刚性导电纤维颗粒的导电橡胶叉指电极层和橡胶上封装层组成；其制备步骤为：①用橡胶制备基底层；②用填充刚性导电纤维颗粒的导电橡胶制备叉指电极；③用橡胶制备上封装层；④植入引线电极，获得最终柔性叉指电容传感器；所述柔性叉指电容传感器由基底层、中间叉指电极层和上封装层组成，厚度范围分别为0.09～0.26mm、0.20～3.5mm和0.09～0.21mm；叉指电极的指间距λ为1.46～2.92mm、相邻叉指之间的距离G为0.07～0.83mm、叉指的指尖距γ为0.25～0.40mm、叉指电极宽度W为0.58～0.72mm和叉指长度L为9.20～9.50mm；用作柔性叉指电容传感器基底层和上封装层的液态硅橡胶由80～90wt％的液态预聚物10～20wt％固化剂混炼制成，混合后粘度为1500～2000mPa·s；用作柔性叉指电容传感器叉指电极打印的复合材料由40～50wt％液态硅橡胶、25～50wt％刚性导电纤维颗粒、10～20wt％稀释剂和5～10wt％协同剂混炼制成；

所述柔性叉指电容传感器的响应灵敏度由柔性叉指电容传感器叉指电极间的介电层间距变化带来的电容变化和电极内部微型电容的电容值变化量共同决定；

所述柔性叉指电容传感器的导电胶化率η为0.63～0.76，其公式为

刚性导电纤维颗粒分为导电纤维颗粒分为金属导电纤维颗粒和碳系导电纤维颗粒，金属导电纤维颗粒为镀银纤维，占20～40wt％，碳系导电纤维颗粒为碳纤维，占5～10wt％；

柔性叉指电容传感器的基底层和上封装层使用的液态硅橡胶为聚二甲基硅氧烷PDMS，分为液态PDMS预聚物和固化剂道康宁184B双组分；

制膜的方法为喷涂工艺，喷涂压力为0.6MPa，叉指电极的制备工艺为3D打印，打印叉指的针头内径0.32mm，压力0.5MPa，打印速度8cm/s。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：加入的金属导电纤维颗粒为银镀玻璃纤维，镀银量占纤维质量的18％，记为18wt％，长径比200：8，碳系导电纤维颗粒为碳纤维，长径比为120：8，加入液态硅橡胶后需混炼均匀。

3.根据权利要求1的方法，其特征在于：柔性叉指电容传感器叉指电极使用的液体硅橡胶为乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷，其粘度为5-20Pa·s，密度为1.2。

4.根据权利要求1的方法，其特征在于：协同剂为1,2丙二醇，稀释剂为二甲基硅油。