[发明专利]一种柔性压力传感器及其制备方法

说明书

本公开提供了基于静电纺丝分层结构的压阻式传感器制备方法及压阻式传感器，涉及传感器技术领域，制备方法包括将聚偏氟乙烯‑三氟乙烯共聚物作为基体材料，对基体材料进行静电纺丝获得聚偏氟乙烯‑三氟乙烯共聚物纤维层，在聚偏氟乙烯‑三氟乙烯共聚物纤维层上均匀涂覆一层PDA，在PDA涂敷的聚偏氟乙烯‑三氟乙烯共聚物纤维层上面生长TiO2纳米柱结构；然后浸润到多壁碳纳米管溶液中得到导电纳米纤维膜作为压阻层；重复多次，制备获取多层导电纳米纤维膜之后进行压阻式传感器的组装；其中，组装时，在每层导电纳米纤维膜之间加入A4剪纸，所述A4剪纸与所述导电纳米纤维膜双面粘合。本公开制备压阻式传感器能够在宽范围的压力下具有超高灵敏度。

技术领域

本公开涉及传感器技术领域，具体涉及基于静电纺丝分层结构的柔性压力传感器及其制备方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

物联网由一系列通信网络互连的设备组成。它在健康预测、人机交互，智能感知和实时响应系统中显示出巨大的潜力。在压力传感技术与机器学习结合的智能系统的实际应用当中，数据主要是在不规则表面上生成的，如人体皮肤、生物组织和机器人关节。传统的刚性传感技术无法贴合在这些物体的表面，导致低质量的数据采集。而机器学习是由数据驱动的，需要大量高保真的数据集来完成一个预测任务。近年来，一种被称为柔性传感器的新型类皮肤传感技术正在深入研究，它能够将外界的压力刺激转化为电信号，并且具有柔软性好、可穿戴、可拉伸、方便携带的特性，便于附着在人体上，使其具有类似人体皮肤触觉感知的功能。减少噪的影响声，从而实现高保真数据采集。根据不同的工作机制，可以将柔性压力传感器分为压阻式、电容式、压电式和摩擦电式等，其中压阻式压力传感器具有结构和感应机制简单、方便制备、灵敏度高等优点，成为了柔性压力传感器的研究重点。

目前，柔性压阻式压力传感器存在以下问题：

(1)柔性压阻式压力传感器的感应层制备复杂，成本高。且存在灵敏度低，响应范围小的缺点。

(2)多数研究的传感器稳定性较差，无法采集到高质量的数据集用于机器学习模型进行识别，并且容易受到湿度影响，不适合长期使用。

(3)手写签名是最重要的个人行为生物特征之一，在广泛的生物特征中占有非常特殊的地位。同时，手写签名广泛用于各种民用应用中，以验证个人身份，增强安全性和隐私，手写识别的主要挑战是如何获得全面的手写信息。一般的传感器对手写签名的外部触发力不敏感，不能有效的根据签名压力、速度以及加速度来提高身份验证的安全强度。

(4)智能手机的广泛使用带来了隐私安全问题，目前的验证方式通常是基于密码的，即通过输入的密码是否正确来判断用户身份，但是这种基于知识的认证方式容易出现密码遗忘或者密码窃取的行为，在敲击密码时，每个用户有独特的行为模式，如敲击持续时间，力度，间隔时间都是独特的，一般这种敲击行为模式通过一般压力传感器难以进行获取，不能连同输入密码相关的触摸事件一起被提取出来，无法利用机器学习技术识别合法用户增强解锁的安全性。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种柔性压力传感器及其制备方法，采用A4剪纸和静电纺丝工艺，使用多层导电纳米纤维膜的结构，引入空气间隙，并且在纳米纤维薄膜上生长TiO₂，增加导电物质MWCNT的接触点。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种柔性压力传感器的制备方法，包括：