柔性电极片的制备方法以及柔性电容式压力阵列传感器与流程

本发明涉及柔性电子以及传感器，且特别涉及柔性电极片的制备方法以及柔性电容式压力阵列传感器。

背景技术：

1、随着可穿戴技术的发展，尤其是智能服装和智能穿戴的兴起，接触界面由传统的刚性、规则的接触界面向柔性的、不规则的接触界面转变，因此，为实现对柔性不规则接触界面应力等数据的采集，传感器也由传统的刚性传感器转变为柔性的可穿戴的传感器，尤其是压力阵列传感器，受到广泛的关注。

2、目前，对柔性压力阵列传感器的研究主要集中在电阻式、电容式和压电式，并且目前可实现大批量、连续生产的柔性压力阵列传感器主要为电阻式压力阵列传感器。这类电阻式压力阵列传感器主要是基于pi或pet等柔性基材，在其上印刷叉指电极和压敏层材料等制备而成。其中，柔性基材具备一定的柔性，可弯曲，但是叉指电极、压敏材料等却不能随柔性基材进行对折或者随意扭曲，因此限制了该压力阵列传感器在一些需要对折及任意扭曲等更高柔性需求场合的应用。

技术实现思路

1、针对上述技术现状，本发明提供一种柔性电极片的制备方法，该方法简单、易操作，可连续化、批量化制备，具有很大的生产应用前景。

2、本发明提供的技术方案是：一种柔性电极片的制备方法，所述柔性电极片由第一柔性绝缘隔离层、第二柔性绝缘隔离层，以及夹在第一柔性绝缘隔离层与第二柔性绝缘隔离层之间的若干条彼此存间隔并且互相平行的导电条带组成；所述制备方法包括如下步骤

3、(1)如图1中(a)图所示，将弹性导电织物20粘合在转印材料10表面；

4、所述转印材料10在常温下具备粘性，能够与弹性导电织物20粘合，在一定条件下加热时其粘性能够降低甚至失去粘性，从而能够与弹性导电织物20相分离；

5、(2)如图1中(b)图所示，对弹性导电织物20进行切割，使弹性导电织物20在转印材料10表面呈若干互相平行的导电条带，并且相邻的导电条带之间存在间距，形成条带状弹性导电织物21，而转印材料10未被切割而保持完整或者对转印材料10的切割深度小于转印材料10的厚度；

6、(3)如图1中(c)图所示，将第一柔性绝缘隔离层31粘合在条带状弹性导电织物21表面；然后，如图1中(d)图所示，将转印材料10与条带状弹性导电织物21相分离；

7、(4)如图1中(d)图所示，将第二柔性绝缘隔离层32粘合在条带状弹性导电织物21的下表面，即，条带状弹性导电织物21夹在第一柔性绝缘隔离层31与第二柔性绝缘隔离层32之间。

8、作为优选，所述弹性导电织物与转印材料均为卷材。

9、所述转印材料不限，可以采用市售材料，例如基于pet基材的热释放膜，可以通过控制加热温度、加热时间、加热时施加的压力大小等条件将转印材料的粘性降低甚至失去。

10、作为优选，所述转印材料的厚度大于或者等于0.04mm。

11、所述弹性导电织物的具体材料不限，作为优选，其导电性较高，电阻率小于或者等于500mω·cm。

12、所述步骤(1)中，弹性导电织物与转印材料的粘合方式不限，包括常温条件下在机械压力作用下的粘合以及加热粘合中的一种或者两种。作为进一步优选，机械压力可调，优选为气动调节。

13、所述步骤(2)中，切割方式不限，包括机械刀具裁切、超声分切、热切、激光切割中的一种或几种。作为优选，采用切割机对弹性导电织物进行切割。作为进一步优选，切割机设备的参数可调，通过调节切割机设备的参数实现将弹性导电织物切割，形成所述条带状弹性导电织物。作为优选，所述导电条带的宽度可调，彼此相邻的导电条带的间距可调。作为进一步优选，各导电条带的宽度大于或者等于0.1mm。作为进一步优选，相邻的导电条带的间距大于或者等于0.1mm。作为更优选，相邻导电条带之间的最小间距与切割刀头在弹性导电织物上的分切线宽度有关，通过调整分切线宽度可调节相邻导电条带之间的间距。

14、所述步骤(3)中，作为一种实现方式，将第一柔性绝缘隔离层31粘合在条带状弹性导电织物21表面时采用在机械压力作用下的粘合，同时进行加热，加热条件满足所述转印材料降低粘性或者失去粘性，从而能够将转印材料10与条带状弹性导电织物21相分离。

15、所述第一柔性绝缘隔离层与第二柔性绝缘隔离层均具有粘性与导电绝缘性，材料不限，优选为绝缘弹性高分子材料，例如热塑性弹性体(tpe)、热塑性聚氨酯弹性体(tpu)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(eva)、eaa(醋酸丙烯酸共聚物)等中的一种或几种。为了使第一柔性绝缘隔离层与第二柔性绝缘隔离层具备粘性，或者为了提高第一柔性绝缘隔离层与第二柔性绝缘隔离层的粘性，可以通过在第一柔性绝缘隔离层表面与第二柔性绝缘隔离层表面分别粘合双面胶，或者在第一柔性绝缘隔离层表面与第二柔性绝缘隔离层表面背胶。

16、第一柔性绝缘隔离层与第二柔性绝缘隔离层可以是同种材料，也可以是不同材料。

17、根据实际需要，所述步骤(4)制得的柔性电极片可按照一定尺寸进行裁切。

18、本发明的制备方法可在单台覆膜机上分多步骤实现，也可在包括覆膜机等多台设备的生产线上连续生产。覆膜机优选为全自动覆膜机，包括放料架、压辊、加热装置、收卷架以及同步剥膜装置等。

19、利用本发明制得的柔性电极片可用于柔性电子器件中，具有柔性好，可弯曲、对折、扭转的优点。例如，可作为上下电极层形成柔性电容式压力阵列传感器，该传感器包括上电极层、下电极层，以及位于上电极层与下电极层之间的弹性介电层，上电极层中的导电条带与下电极层中的导电条带形成交叉。上电极层的导电条带与下电极层的导电条带通过电极引线相连接。

20、所述弹性介电层材料不限，包括具备孔状结构的聚氨酯海绵、eva泡棉、发泡橡胶、发泡硅胶等，或者不具备孔状的弹性织物、弹性硅胶等。

21、作为优选，电极引线的条数与上电极层中的导电条带的条数相同，并且与下电极层中的导电条带的条数相同，电极引线的一端与上电极层中的导电条带一一对应连接，另一端与上电极层中的导电条带一一对应连接。

22、作为优选，电极引线与上电极层中的导电条带的连接方式不限，例如通过导电胶固定、焊接等方式。

23、作为优选，电极引线与下电极层中的导电条带的连接方式不限，例如通过导电胶固定、焊接等方式。

24、作为优选，所述柔性电容式压力阵列传感器还包括封装层与屏蔽层。屏蔽层用于对柔性电容式压力阵列传感器进行屏蔽封装，防止电极引线及外部环境噪声干扰。屏蔽层材料可选用柔性材料，包括但不限于导电纤维织物、碳浆布、喷涂导电涂层的纺织品等。封装层材料可选用柔性纺织材料。封装层的封装方法不限，可采用点胶、胶粘、热压压合等方式中的一种或多种。

25、作为优选，所述柔性电容式压力阵列传感器还包括绝缘层，用于对屏蔽层进行绝缘封装，防止漏电误触。

26、作为优选，电极引线设置在上电极层与下电极层的端部区域，形成电极引线区。作为进一步优选，屏蔽层设置在电极引线区外围，对电极引线区进行完全屏蔽。

27、作为优选，绝缘层包裹在屏蔽层外围，对电极引线区进行完全绝缘。

28、作为优选，封装层包括上封装层与下封装层，对柔性电容式压力阵列传感器进行组装封装。

29、作为优选，对电极引线区增加补强部件，用于抵抗外力，提高导电连接的可靠性。

30、作为优选，对电磁屏蔽部分进行绝缘封装，防止漏电误触。

31、作为优选，在电极引线区设置接插键，以便与外部控制器接口匹配连接，进行行列电极信号扫描。

32、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

33、(1)本发明提出了一种柔性电极的制备方法，该方法简单、易操作，能够制得平行排布的电极条带阵列，具有可随意弯曲、折叠、扭转，能很好适应全柔性电子应用场景，例如应用于与人体接触的电子产品，如智能服装、坐垫、床垫等，与人体的贴合度高，轻薄柔性，能够实现对柔性的、不规则形状的接触面的电子信息检测与交互反馈。

34、(2)本发明的柔性电极可连续化、批量化制备，具有很大的生产应用前景。

35、(3)本发明提供一种柔性电容式压力阵列传感器，可实现柔性电容式压力阵列传感器中电极层的连续化、批量化制备，从而促进了柔性电容式压力阵列传感器的连续化、批量化生产。