[发明专利]柔性压力传感及其制备方法

说明书

柔性压力传感及其制备方法，该柔性压力传感器包括，第一电极层、第二电极层、介电层、设置于介电层与第一电极层之间的第一过渡层及设置于介电层与第二电极层之间的第二过渡层，第一过渡层由第一电极层材料及介电层材料混合而成，第二过渡层由第二电极层材料及第二过渡层材料混合而成。该柔性压力传感器能够使得不同的材料之间具有较高的结合力，提高压力传感器的可靠性。

技术领域

本发明涉及可穿戴传感器技术领域，尤其是一种柔性压力传感及其制备方法。

背景技术

可穿戴传感器可实现人体多种指标的连续、无创检测，在现代医疗检测中正扮演越来越重要的角色。例如可在衣物中引入柔性压力传感器以监测心率、脉搏等生理信号，或在鞋中加入压力传感器以监测使用者的足底压力、步态并评估运动状态和损伤。

压力传感器可分为电阻式、电容式和压电式压力传感器，不同种类的传感器传感原理不同，但评价一个传感器性能好坏的指标都是一样的，主要包括灵敏度、稳定性、线性度、精度、分辨率、量程和迟滞等。目前，压电式、电容式和电阻式柔性传感器的最高灵敏度分别为0.02kPa^-1、0.55kPa^-1、1.8kPa^-1，压电式压力传感器的最大量程可达几十到几百MPa，而电容式和电阻式压力传感器的最大量程小于1MPa,因此，若要获得更高灵敏度大量程的压力传感器，往往选用电容式和压电式复合压力传感器进行研究，但压电式压力传感器主要是用来测动态压力，无法对静态压力进行检测，而电容式压力传感器即可测动态压力，也可测静态压力。

电容式柔性压力传感器由柔性高弹性的介质材料及附着于介质材料两面的柔性导电材料组成，介质材料的电容等于介质基体的介电常数与面积的乘积除以厚度，电容由介质材料的介电常数、面积和厚度决定。

在现有技术中，介电材料与导电材料为两种不同材料，导电材料与介质材料之间一般通过压合法、沉积法或者粘合法来粘接，但是上述的粘结方式不牢靠，且会影响器件的性能。

进一步地，通过电容式柔性压力传感器的工作原理可知，若需要高灵敏度的传感器，一般会选用模量较低，弹性较高的介电材料，而若需要大量程的压力传感器，一般会选择模量较高的介电材料，以抵抗较大的压力，因此很难有一种同时兼顾高灵敏度及大量程的柔性压力传感器的存在。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种柔性压力传感及其制备方法，该柔性压力传感器能够使得不同的材料之间具有较高的结合力，提高压力传感器的可靠性。

本发明提供了一种柔性压力传感器，包括介电层、第一电极层、第二电极层、第一过渡层及第二过渡层，从所述柔性压力传感器的一侧至另一侧，所述第一电极层、所述第一过渡层、所述介电层、所述第二过渡层及所述第二电极层依次层叠设置，所述第一过渡层由所述第一电极层的材料及所述介电层的材料混合制成，所述第一过渡层内含有第一电极层材质的纳米金属颗粒，所述第二过渡层由所述第二电极层的材料及所述介电层的材料混合制成，所述第二过渡层内含有第二电极层材质的纳米金属颗粒。

进一步地，所述第一过渡层及所述第二过渡层的厚度为20-100nm，所述第一电极层及所述第二电极层的厚度为20-100nm。

进一步地，所述第一过渡层及所述第二过渡层内还混合有多巴胺或硅烷偶联剂。

进一步地，所述介电层包括模量及弹性不同的第一介电层及第二介电层，以及设置于所述第一介电层与所述第二介电层之间的介电过渡层，所述介电过渡层由第一介电层的材料及所述第二介电层的材料混合而成，所述第一过渡层设置于所述第一介电层与所述第一电极层之间，所述第一过渡层由所述第一介电层的材料及所述第一电极层的材料混合而成，所述第二过渡层设置于所述第二介电层与所述第二电极层之间，所述第二过渡层由所述第二介电层的材料及所述第二电极层的材料混合而成。