一种电容式柔性传感器的制备方法与流程

本发明涉及一种电容式柔性传感器的制备方法。属于柔性电子设备领域。

背景技术：

柔性传感器因其在人体健康监测、可穿戴电子设备、人机交互和电子皮肤等领域巨大的应用前景，成为了近年来的研究热点。与压阻式、压电式和场效应晶体管式等类型传感器相比，电容式柔性传感器具有能耗低、响应速度快、低滞后等特点，受到了广泛的关注。电容式柔性传感器能够将外部机械刺激信号转化为电容值的变化，电容值变化量随即被系统识别，从而达到传感的目的。常规的平行板电容式柔性传感器为三夹层结构，包括顶、底部的电极层和中间的绝缘介电层。其中介电层材料一般选用高弹性的高分子材料，例如尼龙网、聚苯乙烯(ps)、聚二甲基硅氧烷(pdms)、聚氨酯海绵(ilps)、离子凝胶(mig)、铂催化硅橡胶(ecoflex)等。电极层材料大致可分为两类，一类为传统的金属箔片，如金箔；另外一类为通过旋涂或磁控溅射工艺，在基体薄膜上附着一层导电物质(银纳米线、氧化铟锡、碳纳米管、石墨烯等)组成的导电复合薄膜。当前柔性传感器制备方面仍存在工艺复杂、原材料昂贵以及传感器灵敏度不高等局限。

专利cn109883582a(申请日期2019年2月14日，公开日期2019年6月14日)提供了一种基于导电橡胶的柔性电容传感器。该传感器以柔性导电橡胶为导电极板，以柔性纯橡胶为介电层，利用喷涂工艺制备电容传感器各层，辅助以表面微结构。制备的柔性电容传感器对外界载荷产生显著的信号响应，可用于拉伸、压缩及运动测试。其中介电层的纯橡胶由80～90wt％液态橡胶和10～20wt％固化剂混炼制成；导电橡胶由40～60wt％液态橡胶、10～15wt％固化剂、20～30wt％导电填料、以10～20wt％稀释剂混炼制成，通过分层喷涂和分步或整体固化后，获得具有良好力学信号响应的柔性电容传感器。该传感器的具有一定柔性，辅助以微结构，提高了灵敏度。该专利存在以下特点或局限：1)传感器需要采用铜箔引出电极，为非全柔性传感器，一定程度上破坏了整体性；2)电极层填充材料为镀金属镍的碳纤维，为刚性材料，降低了电极层的柔性；3)未定量表征传感器引入的微结构粗糙度，电容响应灵敏度不高(约0.24kpa^-1)。

专利cn110455443a(申请日期2019年8月23日，公开日期2019年11月15日)公开了一种采用银纳米线柔性电极制备的柔性电容传感器，包括上下两层柔性电极板以及中间的柔性介电层，柔性电极包括：柔性基底、柔性基底内的银纳米线电极薄膜层；电极的制备方法采用转印法，即先在电极模版内制备银纳米线电极薄层，后注入柔性聚合物固化从而将

银纳米线导电薄层转移至柔性基底内；所述的柔性介电层分为两种：薄膜结构和多孔结构，薄膜结构采用在硅片上均匀涂抹柔性聚合物预聚体形成薄层制备；多孔结构采用模版法制备，即将柔性聚合物预聚体与食盐均匀混合，制备成膜结构固化，后去除食盐得到多孔介电层结构。该柔性电容传感器制备方法简单，并且具有良好的信号响应。该专利存在以下特点或局限：1)纳米材料用作电极，工艺较为复杂，成本较高；2)电容传感器初始值仅为1.7pf，且响应幅度不高。

专利cn106813811a(申请日期2017年1月20日，公开日期2017年6月9日)公开了一种高灵敏度的电容型柔性压力传感器，具有多层次微结构材料，附着于微结构材料表面上为电容器上电极、电介质材料和电介质材料下表面的电容器下电极；多层次微结构材料和电介质材料平面叠合；所述多层次微结构材料为如下结构：纵截面的形状为面分布且排列的若干金字塔形或边缘平滑的类金字塔形、半球形、椭球形、圆锥形、v字形形状；多层次微结构材料采用聚合物弹性材料。所述的柔性聚合物为pdms、聚乙烯、硅橡胶等，多层次微结构的制备方法是光刻法，金属电极层的电极制备方法是电子束蒸镀，分别在电极上镀上金属ti和金属au制备电极。该传感器在0-5kpa压强下灵敏度较高，但是还存在以下缺点：1)多层次微结构和电极金属层采用光刻、电子束蒸镀、臭氧清洗等的方法制备。工艺复杂，成本高，对环境有一定污染；2)电极属于金属电极，并非完全柔性；3)该传感器只在较小压强(0～5kpa)下响应呈线性，测量范围有限。

专利cn110068413a(申请日期2019年4月23日，公开日期2019年7月30日)公开了基于球曲面极板的电容式柔性触觉传感器，包括：半球型柔性腔体、四个球曲面感应极板、柔性公共极板、柔性基体；其中，四个所述的球曲面感应极板等间隔的贴合固定在所述半球形柔性腔体的内壁上，以所述半球形柔性腔体的中轴线为对称线两两对称，且各球曲面感应极板皆互不接触，在四个球曲面感应极板的底部均设置有导电银胶电极引线，电极引线穿过柔性基体被引出；所述柔性公共极板设置在柔性基体上，柔性公共极板与四个球曲面感应极板互不接触，四个呈空间立体排布的球曲面感应极板与底部柔性公共极板构成四个独立的电容式触觉敏感单元，并构成差分式结构。该传感器具备法向力、切向力检测功能，且检测灵敏度高。该专利存在以下特点或局限：1)曲面结构结构较为复杂，难以批量化生产；2)电极为导电银胶，生产成本较高。

专利cn207703231u(申请日期2017年12月11日，公开日期2018年8月7日)公开了一种柔性电容传感器，包括第一电极、第二电极、包覆在第一电极外部的第一介电层以及包覆在第二电极外部的第二介电层，第一电极和第二电极各为一根导电纤维，第一电极和第二电极形成双螺旋结构，第一介电层和第二介电层的材质为织物。本实用新型提供一种集成在织物线中的柔性传感器，能够检测拉伸动作，可以融入到服装中去，不影响服装的透气性、柔软性，对穿戴者的动作无限制。该专利存在以下特点或局限：1)导电纤维的材质为金属金、银、铜等，成本高且不具备柔性；2)仅能对拉伸信号进行检测，无法检测压力信号。

专利cn110440958a(申请日期2019年8月6日，公开日期2019年11月12日)公开了一种基于经编间隔织物的电容式压力传感器，包括介质层和与介质层相连的电极板，所述介质层为经编间隔织物，所述电极板为导电织物，所述经编间隔织物的两侧均设置有导电织物，所述导电织物处连接有导线引脚。本发明结合了经编间隔织物抗压缩性良好、透气透湿性优良等优点，可集成到日用纺织品中和检测压力变化，具有便携性好、灵敏度高、环保舒适等特点。该专利存在以下特点或局限：1)导电织物为在织物上电镀镍和铜等金属，工艺复杂且难以控制电镀厚度；2)电容传感器以织物为原材料，不具备拉伸性和延展性。

专利cn110260893a(申请日期2019年6月18日，公开日期2019年9月20日)公开了一种电容式柔性传感器的制备方法，包括将两个复合片粘合在一起得到电容式柔性传感器，复合片的制备过程包括将用于制备石墨烯的薄膜粘结在基底表面，利用激光直写工艺在薄膜上打印出石墨烯电极图案；在石墨烯电极图案的表面设置封装层，将带有封装层的石墨烯电极图案从基底上剥离下来；在石墨烯电极图案上设置隔离层，将石墨烯电极图案的端部与导线相连，以得到复合片。利用激光直写工艺在薄膜上打印出石墨烯电极图案，提高电容式柔性传感器的制备效率。该专利存在以下特点或局限：1)制备过程应用静电纺丝、激光直写等复杂工艺，不利于批量化生产；2)以石墨烯等纳米材料作为传感器电极，成本较高。

专利cn110132457a(申请日期2019年5月28日，公开日期2019年8月16日)公开了一种多功能传感的柔性传感器及其制备方法，该传感器包括上电极层、中间介质层和下电极层，上和下电极层结构相同，均包括柔性基体材料和镶嵌在基体材料中的液态金属；中间介质层介于上和下电极层之间，其中设置有多个微米级的孔；当传感器受到压力、拉力或被导体靠近时，通过测量传感器电容的变化获得该传感器受到的压力、拉力或导体与传感器之间的距离的大小；当待测对象与上电极层摩擦发生时，通过测量上电极层中电压的变化获得待测对象对上层电极施加的压力大小。本发明还公开了该传感器的制备方法。通过本发明，结合电容传感和摩擦发电两种传感原理，实现柔性传感器的高灵敏度和多功能测量。该专利存在以下特点或局限：1)通过溅射液态金属(金、铬)获得电极层，成本较高且非全柔性；2)采用反应离子刻蚀等工艺，制备步骤复杂，成本高。

姚嘉林等人在(姚嘉林，江五贵，邵娜等，基于柔性电极结构的薄膜电容微压力传感器，传感技术学报，2016(7):977-983)中：基于柔性电极结构，本文设计、制作了薄膜电容微压力传感器，在阐述传感器工作原理的基础上，提出了两种设计思路，即基于柔性纳米薄膜的电容式微压力传感器和具有微结构的柔性电极薄膜电容式微压力传感器，并结合传感器的结构和柔性材料的加工特性，进一步提出了相应的力敏特性材料结构优化思路和加工流程，利用该流程得到了一种结构轻薄、工艺简单、高灵敏度的微压力传感器。经测试，本文制作的压力传感器的灵敏度能够达到218ff/mmhg，在智能穿戴和可植入压力检测等领域显示出较好的应用前景。该专利存在以下特点或局限：1)电极层为ti/au，成本较高，不利于大批量成产；2)该传感器灵敏度较低，适用范围受限制。

杜青等人在(杜青，李刚，胡杰等，基于c-pdms介质层的柔性电容式传感器研究，仪表技术与传感器，2019(2)：1-4)设计了一种“三明治”结构的电容式压力传感器，以聚二甲基硅氧烷与导电颗粒乙炔黑的混合物为介质层，以溅射在聚对苯二甲酸乙二酯上金属氧化铟锡的导电膜作上下层电极。利用渗流理论，研究了乙炔黑对基于pdms薄膜的电容式压力传感器的灵敏度、动态响应及响应速率的影响。在8kpa压强范围内混合2.5wt％乙炔黑的c-pdms复合物薄膜的灵敏度为0.7kpa^-1，响应时间小于180ms，在100次弯折后灵敏度几乎保持不变，有良好的稳定性。文章中设计的传感器具有以下局限：1)金属氧化铟锡的导电膜作上下层电极，成本较高且制备工艺复杂；2)仅在0～8kpa载荷范围内测试了传感器的响应，未对较大载荷时传感器响应情况测试分析。

ruilongshi等人在(ruilongshi,zhenglou,shuaichen,etal.flexibleandtransparentcapacitivepressuresensorwithpatternedmicrostructuredcompositerubberdielectricforwearabletouchkeyboardapplication.sciencechinamaterials.2018,61(12):1587-1595)中研制了一种基于特殊微结构银纳米线/pdms复合电介质层材料的柔性透明电容式压力传感器。与采用纯pdms平面结构相比,有微结构的电容传感器具有更高的灵敏度(0.831kpa^-1,<0.5kpa),更低的检测范围,更好的稳定性和耐久性。文章中设计的传感器具有以下局限：1)电极采用氧化铟锡ito，不具备高拉伸性，且成本较高；2)介电层pdms加入银纳米线，成本昂贵；3)采用光刻等工艺复制微结构，工艺复杂。

yongbiaowan等人在(yongbiaowan,zhiguangqiu,junhuang,etal.naturalplantmaterialsasdielectriclayerforhighlysensitiveflexibleelectronicskin.small.2018(14),1801657)中以花朵和叶子的植物材料直接用作柔性电容的介电材料，传感器仅由干燥的花瓣或叶子夹在两个柔性电极之间构成。植物材料为可压缩材料，在压紧时会弹性塌陷，加上一些特定的表面结构，因此该传感器可以敏感地响应压力。可在0.6pa至115kpa的宽压力范围内服役，最大灵敏度为1.54kpa^-1，并且在5000次循环挤压或弯曲过程中显示出很高的稳定性。文章中设计的传感器具有以下局限：1)以植物花瓣或叶子作为介电层，无法保证微结构的均一性和难以批量化生产；2)电极层为银纳米线，成本较高。

综上所述，目前的柔性电容传感器存在以下局限性：

(1)大部分柔性电容传感器电极选用金属材料，可拉伸性差并且成本昂贵；

(2)大多数研究通过引入表面微结构来提高传感器灵敏度，采用光刻、蚀刻等工艺较为复杂，步骤繁琐。

(3)大部分柔性电容传感器并非全柔性，可穿戴性能差，应用受到限制。

技术实现要素：

本发明针对现有技术存在的问题，提出了一种电容式柔性传感器的制备方法。

一种电容式柔性传感器的制备方法。该传感器分别以柔性导电硅橡胶和纯硅橡胶为电极层和介电层。在电极层和介电层引入不同粗糙度的表面微结构后，制备的传感器具有不同的灵敏度，可用于人体运动信号检测。用作传感器介电层的纯橡胶由液态a组分基胶和b组分固化剂混炼制成；用作传感器电极层的导电橡胶由液态a组分基胶、b组分固化剂、导电填料、增塑剂以及稀释剂混炼制成，通过喷涂、固化、组装后，获得具有良好力学信号响应的柔性电容传感器。制备流程见附图说明1。

1.一种电容式柔性传感器的制备方法，其特征在于：柔性电容传感器由含微结构的上下电极层和中间介电层组成；电极层和介电层材料分别为导电硅橡胶和纯硅橡胶。通过喷涂工艺得到导电橡胶薄膜和纯硅橡胶薄膜，裁切、组装制成柔性电容传感器。使用不同粗糙度的砂纸作为构造电极层和介电层微结构的基板，电极层和导电层表面微结构的粗糙度系数ra为22～75μm，当ra为45～55μm范围时电容传感器具有最高的灵敏度。。

其制备步骤如下：

(1)液态纯硅橡胶制备，将液态a组分基胶和b组分固化剂均匀混合；

(2)液态导电橡胶制备，将液态硅橡胶中按顺序加入导电填料、增塑剂和稀释剂并混合均匀；

(3)准备表面含有均匀结构起伏的砂纸，砂纸表面微结构粗糙度约22-75μm；

(4)介电层和电极层制备，通过喷涂工艺分别将液态纯硅橡胶和液态导电橡胶喷涂在具有表面微结构的砂纸基板上，然后除气、固化和脱模，得到具有微结构起伏的固态介电层和电极层薄膜；

(5)组装成型，将含有微结构的介电层和导电层组装成三明治结构的柔性电容传感器。

2.进一步，用作传感器介电层的纯硅橡胶由85～90wt％液态a组分pdms基胶和10～15wt％b组分pdms固化剂混炼制成；用作传感器导电层的导电橡胶由40～50wt％液态a组分pdms基胶、5～10wt％b组分pdms固化剂、20～40wt％导电填料、5～10wt％增塑剂以及10～20wt％稀释剂混炼制成。

3.进一步，所述柔性电容传感器使用的硅橡胶为聚二甲基硅氧烷(pdms)，分为液态a组分pdms基胶和b组分pdms固化剂，粘度为3000～4500mpa·s。

4.进一步，加入的导电填料为碳纤维。

5.进一步，所用的增塑剂为1.2-丙二醇。

6.进一步，所用的稀释剂为二甲基硅油，将液态导电橡胶黏度稀释到低于2000mpa·s。

7.进一步，导电橡胶以液态a组分pdms基胶、b组分pdms固化剂、导电填料、增塑剂、稀释剂的顺序进行均匀混炼。

8.进一步，受到外部施加载荷后，柔性电容传感器会迅速做出响应，电容值随外载大小而变化。

本发明的特点在于：

①柔性电容传感器含有表面粗糙度为45～55μm的微结构时具有极高的响应灵敏度(0.82kpa^-1)，能够对微小载荷作出响应；②柔性电容传感器填充材料为柔性的碳纤维，未引入金属刚性材料，为真正意义上的全柔性电子器件，应用范围广；③制备效率高，工艺简单；④柔性电容传感器为无毒柔性材料，对人体无害，对环境友好。

柔性电容传感器为三明治结构，包括上下电极层和中间介电层，由具有高弹性的硅橡胶制成。受到外加载荷时，介电层被压缩，导致电容板间距离减少，从而电容值增加。在电容传感器介电层和电极层引入微结构后，如图5所示，微结构起伏导致传感器更易被压缩变形，最终增加传感器的灵敏度。不同微结构粗糙度会造成不同的灵敏度，粗糙度较低时(ra＝22～45μm)，微结构凸起很小，结构起伏并不明显，因此不能很好地改善传感器压缩变形，当表面粗糙度过高时(ra＝55～75μm)，介电层和电极层表面存在均匀的大块凸起，过大的结构起伏反而会造成传感器较难被压缩。因此在粗糙度ra在45～55μm范围内时，微结构起伏对改善传感器易压缩性起到最大作用，此时柔性电容传感器具有最高的灵敏度。

附图说明

图1柔性电容传感器制备流程

图2柔性电容传感器的实物图

图3柔性电容传感器的三明治结构示意图

图4柔性电容传感器电极层表面微结构显微照片

图5柔性电容传感器不同粗糙度的表面微结构显微照片

图6柔性电容传感器对不同表面粗糙度的灵敏度变化曲线

图7柔性电容传感器(ra＝48.6μm)对外加载荷的响应曲线

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的效果进行说明

实施例1：

用作电容传感器介电层的纯硅橡胶配方为90wt％a组分pdms基胶和10wt％的b组分pdms固化剂混合，混合后粘度为3485mpa·s；用作电容传感器电极层的导电橡胶配方为45wt％a组分pdms基胶、5wt％b组分pdms固化剂、25wt％导电填料碳纤维、5wt％增塑剂1.2-丙二醇和20wt％稀释剂二甲基硅油按顺序加入混合,混合后粘度为1469mpa·s。按照以下步骤进行制备：①介电层制备，将液态纯硅橡胶放入喷枪中，在0.7mpa的压力下喷涂在表面粗糙度ra为48.6μm的砂纸上，进一步在-0.1mpa环境下进行真空除气10min，最后150℃放置5min固化成型；②电极层制备，将液态导电橡胶放入喷枪中，在0.7mpa的压力下喷涂在表面粗糙度ra为48.6μm的砂纸上，进一步在-0.1mpa环境下进行真空除气10min，最后150℃放置5min固化成型。③将固化后的固态电极层和介电层薄膜从基底上剥离；④组装，将电极层和介电层组装成三明治结构的柔性电容传感器。

制得的样品为含表面粗糙度为48.6μm的柔性电容传感器，初始值为14.5pf，电极层厚度为0.19mm，介电层厚度为0.22mm，总厚度为0.75mm。在0～50kpa的压力范围下，电容传感器最高灵敏度0.82kpa^-1。

实施例2：

用作电容传感器介电层的纯硅橡胶配方为88wt％a组分pdms基胶和12wt％b组分pdms固化剂混合,混合后粘度为3367mpa·s；用作电容传感器电极层的导电橡胶配方为40wt％a组分pdms基胶、10wt％b组分pdms固化剂、20wt％导电填料碳纤维、10wt％增塑剂1.2-丙二醇和20wt％稀释剂二甲基硅油按顺序加入混合,混合后粘度为1429mpa·s。按照以下步骤进行制备：①介电层制备，将液态纯硅橡胶放入喷枪中，在0.7mpa的压力下喷涂在表面粗糙度ra为22.0μm的砂纸上，进一步在-0.1mpa环境下进行真空除气10min，最后150℃放置5min固化成型；②电极层制备，将液态导电橡胶放入喷枪中，在0.7mpa的压力下喷涂在表面粗糙度ra为22.0μm的砂纸上，进一步在-0.1mpa环境下进行真空除气10min，最后150℃放置5min固化成型。③将固化后的固态电极层和介电层薄膜从基底上剥离；④组装，将电极层和介电层组装成三明治结构的柔性电容传感器。

制得的样品为含表面粗糙度为22.0μm的柔性电容传感器，初始值为14.1pf，电极层厚度为0.21mm，介电层厚度为0.23mm，总厚度为0.72mm。在0～50kpa的压力范围下，电容传感器最高灵敏度0.34kpa^-1。

实施例3：

用作电容传感器介电层的纯硅橡胶配方为90wt％a组分pdms基胶和10wt％b组分pdms固化剂混合,混合后粘度为3647mpa·s；用作电容传感器电极层的导电橡胶配方为50wt％a组分pdms基胶、5wt％b组分pdms固化剂、25wt％导电填料碳纤维、10wt％增塑剂1.2-丙二醇和10wt％稀释剂二甲基硅油按顺序加入混合,混合后粘度为1294mpa·s。按照以下步骤进行制备：①介电层制备，将液态纯硅橡胶放入喷枪中，在0.7mpa的压力下喷涂在表面粗糙度ra为31.7μm的砂纸上，进一步在-0.1mpa环境下进行真空除气10min，最后150℃放置5min固化成型；②电极层制备，将液态导电橡胶放入喷枪中，在0.7mpa的压力下喷涂在表面粗糙度ra为31.7μm的砂纸上，进一步在-0.1mpa环境下进行真空除气10min，最后150℃放置5min固化成型。③将固化后的固态电极层和介电层薄膜从基底上剥离；④组装，将电极层和介电层组装成三明治结构的柔性电容传感器。

制得的样品为含表面粗糙度为31.7μm的柔性电容传感器，初始值为14.4pf，电极层厚度为0.20mm，介电层厚度为0.22mm，总厚度为0.72mm。在0～50kpa的压力范围下，电容传感器最高灵敏度0.48kpa^-1。

实施例4：

用作电容传感器介电层的纯硅橡胶配方为89wt％a组分pdms基胶和11wt％b组分pdms固化剂混合,混合后粘度为3645mpa·s；用作电容传感器电极层的导电橡胶配方为40wt％a组分pdms基胶、5wt％b组分pdms固化剂、40wt％导电填料碳纤维、5wt％增塑剂1.2-丙二醇和10wt％稀释剂二甲基硅油按顺序加入混合,混合后粘度为1429mpa·s。按照以下步骤进行制备：①介电层制备，将液态纯硅橡胶放入喷枪中，在0.7mpa的压力下喷涂在表面粗糙度ra为56.4μm的砂纸上，进一步在-0.1mpa环境下进行真空除气10min，最后150℃放置5min固化成型；②电极层制备，将液态导电橡胶放入喷枪中，在0.7mpa的压力下喷涂在表面粗糙度ra为56.4μm的砂纸上，进一步在-0.1mpa环境下进行真空除气10min，最后150℃放置5min固化成型。③将固化后的固态电极层和介电层薄膜从基底上剥离；④组装，将电极层和介电层组装成三明治结构的柔性电容传感器。

制得的样品为含表面粗糙度为56.4μm的柔性电容传感器，初始值为15.0pf，电极层厚度为0.24mm，介电层厚度为0.21mm，总厚度为0.76mm。在0～50kpa的压力范围下，电容传感器最高灵敏度0.74kpa^-1。

实施例5：

用作电容传感器介电层的纯硅橡胶配方为85wt％a组分pdms基胶和15wt％b组分pdms固化剂混合,混合后粘度为4265mpa·s；用作电容传感器电极层的导电橡胶配方为44wt％a组分pdms基胶、8wt％b组分pdms固化剂、23wt％导电填料碳纤维、5wt％增塑剂1.2-丙二醇和20wt％稀释剂二甲基硅油按顺序加入混合,混合后粘度为1726mpa·s。按照以下步骤进行制备：①介电层制备，将液态纯硅橡胶放入喷枪中，在0.7mpa的压力下喷涂在表面粗糙度ra为75.0μm的砂纸上，进一步在-0.1mpa环境下进行真空除气10min，最后150℃放置5min固化成型；②电极层制备，将液态导电橡胶放入喷枪中，在0.7mpa的压力下喷涂在表面粗糙度ra为75.0μm的砂纸上，进一步在-0.1mpa环境下进行真空除气10min，最后150℃放置5min固化成型。③将固化后的固态电极层和介电层薄膜从基底上剥离；④组装，将电极层和介电层组装成三明治结构的柔性电容传感器。

制得的样品为含表面粗糙度为75.0μm的柔性电容传感器，初始值为14.8pf，电极层厚度为0.21mm，介电层厚度为0.24mm，总厚度为0.74mm。在0～50kpa的压力范围下，电容传感器最高灵敏度0.60kpa^-1。

实施例6：

用作电容传感器介电层的纯硅橡胶配方为86wt％a组分pdms基胶和14wt％b组分pdms固化剂混合,混合后粘度为3941mpa·s；用作电容传感器电极层的导电橡胶配方为42wt％a组分pdms基胶、11wt％b组分pdms固化剂、32wt％导电填料碳纤维、5wt％增塑剂1.2-丙二醇和10wt％稀释剂二甲基硅油按顺序加入混合,混合后粘度为1694mpa·s。按照以下步骤进行制备：①介电层制备，将液态纯硅橡胶放入喷枪中，在0.7mpa的压力下喷涂在表面粗糙度ra为62.7μm的砂纸上，进一步在-0.1mpa环境下进行真空除气10min，最后150℃放置5min固化成型；②电极层制备，将液态导电橡胶放入喷枪中，在0.7mpa的压力下喷涂在表面粗糙度ra为62.7μm的砂纸上，进一步在-0.1mpa环境下进行真空除气10min，最后150℃放置5min固化成型。③将固化后的固态电极层和介电层薄膜从基底上剥离；④组装，将电极层和介电层组装成三明治结构的柔性电容传感器。

制得的样品为含表面粗糙度为62.7μm的柔性电容传感器，初始值为14.9pf，电极层厚度为0.23mm，介电层厚度为0.25mm，总厚度为0.72mm。在0～50kpa的压力范围下，电容传感器最高灵敏度0.64kpa^-1。

实施例7：

用作电容传感器介电层的纯硅橡胶配方为85wt％a组分pdms基胶和15wt％b组分pdms固化剂混合,混合后粘度为4516mpa·s；用作电容传感器电极层的导电橡胶配方为44wt％a组分pdms基胶、6wt％b组分pdms固化剂、25wt％导电填料碳纤维、9wt％增塑剂1.2-丙二醇和16wt％稀释剂二甲基硅油按顺序加入混合,混合后粘度为1645mpa·s。按照以下步骤进行制备：①介电层制备，将液态纯硅橡胶放入喷枪中，在0.7mpa的压力下喷涂在表面粗糙度ra为53.1μm的砂纸上，进一步在-0.1mpa环境下进行真空除气10min，最后150℃放置5min固化成型；②电极层制备，将液态导电橡胶放入喷枪中，在0.7mpa的压力下喷涂在表面粗糙度ra为53.1μm的砂纸上，进一步在-0.1mpa环境下进行真空除气10min，最后150℃放置5min固化成型。③将固化后的固态电极层和介电层薄膜从基底上剥离；④组装，将电极层和介电层组装成三明治结构的柔性电容传感器。

制得的样品为含表面粗糙度为53.1μm的柔性电容传感器，初始值为14.8pf，电极层厚度为0.22mm，介电层厚度为0.21mm，总厚度为0.71mm。在0～50kpa的压力范围下，电容传感器最高灵敏度0.78kpa^-1。

实施例8：

用作电容传感器介电层的纯硅橡胶配方为88wt％a组分pdms基胶和12wt％b组分pdms固化剂混合,混合后粘度为3594mpa·s；用作电容传感器电极层的导电橡胶配方为41wt％a组分pdms基胶、9wt％b组分pdms固化剂、30wt％导电填料碳纤维、6wt％增塑剂1.2-丙二醇和14wt％稀释剂二甲基硅油按顺序加入混合,混合后粘度为1749mpa·s。按照以下步骤进行制备：①介电层制备，将液态纯硅橡胶放入喷枪中，在0.7mpa的压力下喷涂在表面粗糙度ra为41.7μm的砂纸上，进一步在-0.1mpa环境下进行真空除气10min，最后150℃放置5min固化成型；②电极层制备，将液态导电橡胶放入喷枪中，在0.7mpa的压力下喷涂在表面粗糙度ra为41.7μm的砂纸上，进一步在-0.1mpa环境下进行真空除气10min，最后150℃放置5min固化成型。③将固化后的固态电极层和介电层薄膜从基底上剥离；④组装，将电极层和介电层组装成三明治结构的柔性电容传感器。

制得的样品为含表面粗糙度为41.7μm的柔性电容传感器，初始值为14.4pf，电极层厚度为0.20mm，介电层厚度为0.22mm，总厚度为0.72mm。在0～50kpa的压力范围下，电容传感器最高灵敏度0.66kpa^-1。

实施例9：

用作电容传感器介电层的纯硅橡胶配方为87wt％a组分pdms基胶和13wt％b组分pdms固化剂混合,混合后粘度为3956mpa·s；用作电容传感器电极层的导电橡胶配方为42wt％a组分pdms基胶、8wt％b组分pdms固化剂、32wt％导电填料碳纤维、8wt％增塑剂1.2-丙二醇和10wt％稀释剂二甲基硅油按顺序加入混合,混合后粘度为1469mpa·s。按照以下步骤进行制备：①介电层制备，将液态纯硅橡胶放入喷枪中，在0.7mpa的压力下喷涂在表面粗糙度ra为37.3μm的砂纸上，进一步在-0.1mpa环境下进行真空除气10min，最后150℃放置5min固化成型；②电极层制备，将液态导电橡胶放入喷枪中，在0.7mpa的压力下喷涂在表面粗糙度ra为37.3μm的砂纸上，进一步在-0.1mpa环境下进行真空除气10min，最后150℃放置5min固化成型。③将固化后的固态电极层和介电层薄膜从基底上剥离；④组装，将电极层和介电层组装成三明治结构的柔性电容传感器。

制得的样品为含表面粗糙度为37.3μm的柔性电容传感器，初始值为14.1pf，电极层厚度为0.22mm，介电层厚度为0.21mm，总厚度为0.70mm。在0～50kpa的压力范围下，电容传感器最高灵敏度0.49kpa^-1。

实施例10：

用作电容传感器介电层的纯硅橡胶配方为89wt％a组分pdms基胶和11wt％b组分pdms固化剂混合,混合后粘度为3546mpa·s；用作电容传感器电极层的导电橡胶配方为46wt％a组分pdms基胶、4wt％b组分pdms固化剂、25wt％导电填料碳纤维、8wt％增塑剂1.2-丙二醇和17wt％稀释剂二甲基硅油按顺序加入混合,混合后粘度为1592mpa·s。按照以下步骤进行制备：①介电层制备，将液态纯硅橡胶放入喷枪中，在0.7mpa的压力下喷涂在表面粗糙度ra为28.7μm的砂纸上，进一步在-0.1mpa环境下进行真空除气10min，最后150℃放置5min固化成型；②电极层制备，将液态导电橡胶放入喷枪中，在0.7mpa的压力下喷涂在表面粗糙度ra为28.7μm的砂纸上，进一步在-0.1mpa环境下进行真空除气10min，最后150℃放置5min固化成型。③将固化后的固态电极层和介电层薄膜从基底上剥离；④组装，将电极层和介电层组装成三明治结构的柔性电容传感器。

制得的样品为含表面粗糙度为28.7μm的柔性电容传感器，初始值为14.2pf，电极层厚度为0.26mm，介电层厚度为0.20mm，总厚度为0.71mm。在0～50kpa的压力范围下，电容传感器最高灵敏度0.46kpa^-1。