[发明专利]压力传感器及其制备方法

说明书

本发明涉及压力传感器领域，具体涉及一种压力传感器及其制备方法，极大地提高了压力传感器的稳定性。本发明压力传感器，包括多孔聚合物压敏层、结构支撑组件、第一电极以及第二电极，所述多孔聚合物压敏层包括衬底、第一微结构以及第二微结构，所述衬底覆盖在结构支撑组件的上表面，多个第一微结构阵列分布在衬底上，每个第一微结构上阵列分布有多个第二微结构，每个第二微结构顶部均与第一电极连接，第二电极覆盖在支撑组件的下表面。本发明适用于对压力传感器稳定性要求较高的场景。

技术领域

本发明涉及压力传感器领域，具体涉及一种压力传感器及其制备方法。

背景技术

近年来，微电子领域的发展开始在柔性电子领域聚焦，柔性电子器件在无线健康监测，传感器网络，新型人机交互以及智能穿戴等领域具有巨大的应用前景。在大多数场景下，需要压力传感器有很好的灵敏度以及稳定性。

目前的压力传感器如CN107101754A公开的“具有多孔石墨烯泡沫结构的压力传感器及其制备方法”，技术方案包括电极、多孔石墨烯泡沫结构，用银浆作为所述多孔石墨烯泡沫结构和电极的连接，以增加导电性，所述电极为铝条、银丝、铜片中的一种，电极通过银浆粘接在所述多孔石墨烯泡沫结构的上下两面。主要利用石墨烯轻、薄、强度大、柔韧性好等特点，提高了传感器的测量应用范围及其灵敏度。

但是在其承受较大外力的过程中，传感器会发生剧烈形变，影响其工作的稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种压力传感器及其制备方法，极大地提高了压力传感器的稳定性。

本发明采取如下技术方案实现上述目的，压力传感器，包括多孔聚合物压敏层、结构支撑组件、第一电极以及第二电极，所述多孔聚合物压敏层包括衬底、第一微结构以及第二微结构，所述衬底覆盖在结构支撑组件的上表面，多个第一微结构阵列分布在衬底上，每个第一微结构上阵列分布有多个第二微结构，每个第二微结构顶部均与第一电极连接，第二电极覆盖在支撑组件的下表面。

进一步的是，所述衬底中分布有多个孔洞。

进一步的是，所述第一微结构为多面体，所述多面体为边长100～500μm，高20～50μm，且相互间隔100～500μm的三棱台，所述三棱台中分布有多个孔洞。

进一步的是，所述第二微结构为微米柱，所述微米柱的直径为10～50μm，高为20～50μm，相互之间间隔为10～50μm，所述微米柱中分布有多个孔洞。

所述孔洞密度呈现梯度分布，衬底中孔洞密度＜三棱台中孔洞密度＜微米柱孔洞密度。

所述孔洞由糖、盐或者其他水溶解性颗粒与未固化的聚合物按一定重量比例混合，固化后并最终溶解形成。

所述孔洞密度呈现梯度分布状态由未固化聚合物中颗粒的梯度分布状态所决定。

所述第一电极以及第二电极为矩形金属箔，所述金属箔的材质为Ti或Au或Pt，金属箔的尺寸为，长：10～20mm，宽：4～15mm，厚：20～200μm。

所述结构支撑组件为硬质聚乳酸结构支撑组件，尺寸为，长：10～20mm，宽：4～15mm，厚：3～10mm，所述硬质聚乳酸结构支撑组件可通过3D打印获得。

压力传感器制备方法，用于制备上述所述的压力传感器，包括：

步骤1、将糖颗粒研磨成微米尺度，再将未固化的聚合物与糖颗粒充分混合后搅拌，使用离心机对混合物进行离心分层；

步骤2、对硅片进行干法刻蚀，制造出具有多级微结构阵列的模具；

步骤3、将离心分层后的混合物灌入具有两级微结构的模具中，按照设置的第一温度加热固化成型，随后脱模并浸泡于设置的第二温度的去离子水中将混合物中的糖溶解，即获得具有两级微结构、同时孔洞密度呈现梯度分布的多孔聚合物压敏层；