[发明专利]一种具有多层结构的柔性压阻传感器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有多层结构的柔性压阻传感器及其制备方法，包括两个相同的柔性压阻多层结构部件。第一柔性压阻多层结构部件包括第一柔性压阻平面基底层、第一多孔圆顶结构和第一触角结构，且所述第一柔性压阻多层结构的第一触角结构与所述第二柔性压阻多层结构的第二触角结构接触。本发明具有多层结构的柔性压阻传感器通过触角结构的接触来感应低范围应力变化，从而提高传感器的灵敏度；以及通过多孔圆顶的接触变形感应大范围及极大范围应力的变化，扩大传感器的感应范围。

技术领域

本发明涉及压阻功能材料技术领域，特别是涉及一种具有多层结构的柔性压阻传感器及其制备方法。

背景技术

随着工业智能技术的飞速发展，在智能机器人、自诊断仪器、医疗保健电子设备、人工假肢等智能设备中模拟生物机械感受器来感知环境信息的研究越来越受到人们的关注。其中，将物理刺激转化为可测量电信号的力学传感器，作为这类智能电子产品的最重要组成部分，引起了广泛关注。为此，相关研究人员基于压电阻率、电容、压电和摩擦电四种主要的传感机制对机电响应力学传感器展开了深入研究与应用开发。

与电容式传感器、压电式传感器、摩擦式传感器等力学传感器相比，压阻式力学传感器因具有较高的空间分辨率、相对简单的输入/输出控制系统和较低的噪声敏感性，成为传感器使用的首选。然而，传统的柔性压阻力学传感器注重追求高灵敏度，而忽视了柔性压阻力学传感器检测范围太窄的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有多层结构的柔性压阻传感器及其制备方法，通过结合触角结构的多层结构，在提高柔性传感器细微载荷感应性能的同时，解决传统传感器感应范围窄的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种具有多层结构的柔性压阻传感器包括两个完全相同的柔性压阻多层结构部件，分别为第一柔性压阻多层结构部件和第二柔性压阻多层结构部件；

所述第一柔性压阻多层结构部件包括第一柔性压阻平面基底层、第一触角结构和第一多孔圆顶结构；所述第一柔性压阻平面基底层的上表面连接第一电极，所述第一柔性压阻平面基底层的下表面依次连接所述第一多孔圆顶结构、所述第一触角结构；

所述第二柔性压阻多层结构部件包括第二柔性压阻平面基底层、第二触角结构和第二多孔圆顶结构；所述第二柔性压阻平面基底层的上表面连接第二电极，所述第二柔性压阻平面基底层的下表面依次连接所述第二多孔圆顶结构、所述第二触角结构；

所述第一触角结构与所述第二触角结构接触。

可选地，所述第一触角结构与所述第二触角结构相同；所述第一触角结构包括多个触角；其中，一个所述触角位于所述第一多孔圆顶结构的中心处，其他所述触角均匀分布在所述第一多孔圆顶结构的四周。

可选地，位于所述第一多孔圆顶结构的中心处的触角与所述第一多孔圆顶结构水平面的夹角为90°；位于所述第一多孔圆顶结构四周的触角与所述第一多孔圆顶结构水平面的夹角均为45°。

可选地，所述第一触角结构包括五个触角。

可选地，所述第一多孔圆顶结构与所述第二多孔圆顶结构相同；所述第一多孔圆顶结构包括上下放置的第一圆顶结构和第一圆柱结构，所述第一圆顶结构与所述第一触角结构连接，所述第一圆柱结构与所述第一柔性压阻平面基底层连接。

为达上述目的，本发明还提供了如下技术方案：

一种具有多层结构的柔性压阻传感器的制备方法，包括：

根据多层结构形式，对模板加工得到柔性压阻多层结构部件生成模具；

制备压阻复合材料；所述压阻复合材料为制作柔性压阻多层结构部件的材料；

将所述压阻复合材料铺入所述柔性压阻多层结构部件生成模具后，进行真空加热处理以获取第一柔性压阻多层结构部件；