[发明专利]电容式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，具体涉及一种电容式压力传感器及其制备方法，极大地提高了电容式压力传感器的灵敏度。本发明电容式压力传感器，包括多孔液态金属电极、离子凝胶介电层、第一电极以及第二电极，第一电极覆盖在多孔液态金属电极的上表面，多孔液态金属电极的下表面与离子凝胶介电层的上表面连接，离子凝胶介电层的下表面覆盖有第二电极；所述多孔液态金属电极在承受外力时会发生形变，同时离子凝胶介电层的上表面电荷密度增加，当外力撤除时，形变将会恢复，同时离子凝胶介电层的上表面电荷密度将会回复原状。本发明适用于压力传感器。

技术领域

本发明涉及压力传感器领域，具体涉及一种电容式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。要使压力传感器能够应用在智能穿戴等领域，需要提高压力传感器的柔性。

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，但是其灵敏度较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种电容式压力传感器及其制备方法，在具备高柔性度的同时极大地提高了电容式压力传感器的灵敏度。

本发明采取如下技术方案实现上述目的，电容式压力传感器，包括多孔液态金属电极、离子凝胶介电层、第一电极以及第二电极，第一电极覆盖在多孔液态金属电极的上表面，多孔液态金属电极的下表面与离子凝胶介电层的上表面连接，离子凝胶介电层的下表面覆盖有第二电极；

所述多孔液态金属电极在承受外力时会发生形变，同时离子凝胶介电层的上表面电荷密度增加，当外力撤除时，形变将会恢复，同时离子凝胶介电层的上表面电荷密度将会恢复原状。

进一步的，所述离子凝胶介电层的凝胶材质为聚乙烯醇或聚丙烯酰胺或纤维素或壳聚糖。

进一步的是，所述离子凝胶介电层的离子供体为磷酸分子和/或氯化钠和/或氯化钾和/或氯化锂。

进一步的是，所述离子凝胶介电层的厚度为0.1～1mm。

进一步的是，所述多孔液态金属电极为不同组分的镓铟锡液态合金，其厚度为50～500μm。

进一步的是，所述第一电极以及第二电极材料为Ti或Pt或Au或氧化铟锡，其厚度为0.01～0.1mm。

电容式压力传感器制备方法，应用于制备上述所述的电容式压力传感器，包括：

步骤1、将液态金属合金灌注入PVA(聚乙烯醇)模板中，并在室温条件下固化设置时间，当液态金属合金在PVA模板中固化后，再将PVA模板用热水溶解，从而得到多孔液态金属电极；

步骤2、使用离子水、NaCl、以及多糖基单体进行混合，配置成不同重量配比的凝胶前驱液，待所述凝胶前驱液充分混合后注入硅胶模板中，按照预设温度进行加热，在凝胶成型之前将液态金属多孔电极放置于未成型的凝胶之上进行连接，加热预定时间后获得成型凝胶；

步骤3、使用两片集电极将成型凝胶夹在中间，再使用PDMS(聚二甲基硅氧烷)进行整体封装，即得到电容式压力传感器。