热，加热过程中发泡材料产生气体同时伴随热固化弹性材料固化，形成内部的多孔结构；
[0041]7)去除底板、盖板及PET薄膜，得到所需的导电性多孔弹性薄膜；
[0042]8)将两片包含电极2的衬底I贴合到作为敏感层3的导电性多孔弹性薄膜的上下两侧，得到所需的电阻式压力传感器，其中，电极2与导电性多孔弹性薄膜接触，衬底I在最外侧。
[0043]以下通过具体实施例说明所述电阻式压力传感器的制备方法。
[0044]实施例1
[0045]通过下列具体步骤完成所述电阻式压力传感器的制备:
[0046](I)利用乙醇溶液、丙酮溶液和去离子水对苯二甲酸乙二醇酯(PET)衬底进行超声清洗，清洗后干燥，采用氧等离子体或紫外光/臭氧处理衬底表面；
[0047](2)采用旋涂的方式在衬底I上制备银纳米线电极；
[0048](3)取热固化弹性材料聚二甲基硅氧烷(PDMS)、粉末状的发泡材料碳酸氢铵和炭黑，将三者混合并搅拌均匀，所述聚二甲基硅氧烷、碳酸氢铵和炭黑的质量比为10:1:0.5 ;
[0049](4)将PET薄膜放置于平整的底板上，PET薄膜两侧设置高度一致的垫片，将均匀混合的固化弹性材料、发泡材料和导电材料倒于PET薄膜上；
[0050](5)将另一张PET薄膜覆盖到混合的材料上，用玻璃棒或金属棒在PET薄膜表面滚动或推动，使材料均匀分布于两层PET薄膜中；
[0051](6)用表面平整的盖板覆盖，固定底板和盖板之间的相对位置和高度，并将其整体转移至加热台上加热，加热过程中发泡材料产生气体同时伴随热固化弹性材料固化，形成薄膜的多孔结构；
[0052](7)去除底板、盖板及PET薄膜，得到所需的导电性多孔弹性薄膜；
[0053](8)将两片包含银纳米线电极的PET衬底贴合到导电性多孔弹性薄膜的上下两侦牝得到所需的电阻式压力传感器，其中，银纳米线电极和导电性多孔弹性薄膜接触，PET衬底在最外侧。
[0054]实施例2
[0055]通过下列具体步骤完成所述电阻式压力传感器的制备:
[0056](I)利用乙醇溶液、丙酮溶液和去离子水对聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)的柔性透明衬底I进行清洗，清洗后用干燥氮气吹干，并采用氧等离子体或紫外光/臭氧处理衬底表面
[0057](2)采用旋涂的方式在衬底I上制备单壁碳纳米管电极；
[0058](3)取热固化弹性材料铂催化硅胶(Ecoflex)、粉末状的发泡材料碳酸氢钠和石墨烯，将三者混合并搅拌均匀，所述聚二甲基硅氧烷、碳酸氢铵和石墨烯的质量比为5:1:0.5 ；
[0059](4)将PET薄膜放置于平整的底板上，PET薄膜两侧设置高度一致的垫片，将均匀混合的固化弹性材料、发泡材料和导电材料倒于PET薄膜上；
[0060](5)将另一张PET薄膜覆盖到混合的材料上，用玻璃棒或金属棒在PET薄膜表面滚动或推动，使材料均匀分布于两层PET薄膜中；
[0061](6)用表面平整的盖板覆盖，固定底板和盖板之间的相对位置和高度，并将其整体转移至加热台上加热，加热过程中发泡材料产生气体同时伴随热固化弹性材料固化，形成薄膜的多孔结构；
[0062](7)去除底板、盖板及PET薄膜，得到所需的导电性多孔弹性薄膜；
[0063](8)将两片包含单壁碳纳米管电极的PEN衬底贴合到导电性多孔弹性薄膜的上下两侧，得到所需的电阻式压力传感器，其中，单壁碳纳米管电极和导电性多孔弹性薄膜接触，PEN衬底在最外侧。
[0064]图2为实施例2的电阻式压力传感器对压力的响应。
[0065]实施例3
[0066]通过下列具体步骤完成所述电阻式压力传感器的制备:
[0067](I)利用乙醇溶液、丙酮溶液和去离子水对聚酰亚胺(PI)的柔性透明衬底I进行清洗，清洗后用干燥氮气吹干，并采用氧等离子体或紫外光/臭氧处理衬底表面
[0068](2)采用旋涂的方式在衬底I上制备石墨电极；
[0069](3)取热固化弹性材料聚氨基甲酸酯(PU)、粉末状的发泡材料偶氮二异丁腈和银纳米颗粒，将三者混合并搅拌均匀，所述聚二甲基硅氧烷、碳酸氢铵和银纳米颗粒的质量比为 10:3:4 ；
[0070](4)将PET薄膜放置于平整的底板上，PET薄膜两侧设置高度一致的垫片，将均匀混合的固化弹性材料、发泡材料和导电材料倒于PET薄膜上；
[0071](5)将另一张PET薄膜覆盖到混合的材料上，用玻璃棒或金属棒在PET薄膜表面滚动或推动，使材料均匀分布于两层PET薄膜中；
[0072](6)用表面平整的盖板覆盖，固定底板和盖板之间的相对位置和高度，并将其整体转移至加热台上加热，加热过程中发泡材料产生气体同时伴随热固化弹性材料固化，形成薄膜的多孔结构；
[0073](7)去除底板、盖板及PET薄膜，得到所需的导电性多孔弹性薄膜；
[0074](8)将两片包含石墨电极的PI衬底贴合到导电性多孔弹性薄膜上下两端，得到所需的电容式压力传感器，其中，石墨电极和导电性多孔弹性薄膜接触，PI衬底在最外侧。
【主权项】
1.一种电阻式压力传感器，由敏感层和两片包含电极的衬底组成，所述敏感层位于两层电极之间，其特征在于，所述敏感层为导电性多孔弹性薄膜。2.根据权利要求1所述的电阻式压力传感器，其特征在于，所述导电性多孔弹性薄膜由热固化弹性材料、发泡材料和导电材料混合后经加热固化后形成。3.根据权利要求2所述的电阻式压力传感器，其特征在于，所述热固化弹性材料为聚二甲基硅氧烷、聚氨酯或铂催化硅胶。4.根据权利要求2所述的电阻式压力传感器，其特征在于，所述发泡材料为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、甲苯磺酰肼、氧化双肋、碳酸氢钠或碳酸氢铵。5.根据权利要求2所述的电阻式压力传感器，其特征在于，所述导电材料为石墨烯、石墨、炭黑、单壁和多壁碳纳米管、金属纳米线或金属及金属氧化物纳米颗粒，所述金属为金、银、铜、铝或镍，所述金属氧化物为氧化铟锡或氟掺杂锡氧化物。6.根据权利要求2所述的电阻式压力传感器，其特征在于，所述热固化弹性材料与发泡材料的混合比例在10:1-10:3之间，所述热固化弹性材料与导电材料的混合比例在20:1-5:2 之间。7.根据权利要求1所述的电阻式压力传感器，其特征在于，所述电极为石墨烯、石墨、炭黑、单壁和多壁碳纳米管、金属、金属氧化物、金属纳米线或金属及金属氧化物纳米颗粒，所述金属为金、银、铜、铝或镍，所述金属氧化物为氧化铟锡或氟掺杂锡氧化物。8.根据权利要求1所述的电阻式压力传感器，其特征在于，所述衬底为玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷或聚氨基甲酸酯。9.一种权利要求1所述的电阻式压力传感器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤: 1)利用乙醇溶液、丙酮溶液和去离子水对衬底进行超声清洗，清洗后干燥，采用氧等离子体或紫外光/臭氧处理衬底表面； 2)采用真空蒸镀、磁控溅射、旋涂、喷涂、刮涂或凹版印刷的方式在衬底上制备电极； 3)分别称取热固化弹性材料、发泡材料和导电材料，将三者混合并搅拌均匀； 4)将PET薄膜放置于平整的底板上，PET薄膜两侧设置高度一致的垫片，将均匀混合的固化弹性材料、发泡材料和导电材料倒于PET薄膜上； 5)将另一张PET薄膜覆盖到混合的固化弹性材料、发泡材料和导电材料上，用玻璃棒或金属棒在PET薄膜表面滚动或推动，使材料均匀分布于两层PET薄膜中； 6)用表面平整的盖板覆盖在顶上的PET薄膜之上，固定底板和盖板之间的相对位置和高度，然后将其整体转移至加热台上加热，加热过程中发泡材料产生气体同时伴随热固化弹性材料固化，形成内部的多孔结构； 7)去除底板、盖板及PET薄膜，得到所需的导电性多孔弹性薄膜； 8)将两片包含电极的衬底贴合到作为敏感层的导电性多孔弹性薄膜的上下两侧，得到所需的电阻式压力传感器，其中，电极与导电性多孔弹性薄膜接触，衬底在最外侧。10.根据权利要求9所述的电阻式压力传感器的制备方法，其特征在于，所述的步骤3)中，所述热固化弹性材料与发泡材料的混合比例在10:1-10:3之间，所述热固化弹性材料与导电材料的混合比例在20:1-5:2之间。
【专利摘要】本发明公开了一种电阻式压力传感器，由敏感层和两片包含电极的衬底组成，所述敏感层位于两层电极之间，其特征在于，所述敏感层为导电性多孔弹性薄膜。本发明所述电阻式压力传感器的敏感层采用导电性多孔弹性薄膜，薄膜在受压力作用时，薄膜形变量增加，减小了薄膜中导电材料之间的接触电阻，增强了压力传感器对压力的敏感性，增加了压力传感器高敏感性的压力范围；薄膜所采用的材料价格低，加工工艺简单，降低了压力传感器的成本。
【IPC分类】G01L1/20
【公开号】CN105021329
【申请号】CN201510434057
【发明人】郭小军, 陈苏杰, 卓本刚, 黄钰坤
【申请人】上海交通大学
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年7月22日