CN107560766A - 压阻传感器和用于压阻传感器的压敏元件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于压阻传感器的压敏元件和具有其的压阻传感器，压敏元件包括：导线层；压力敏感层，所述压力敏感层覆盖在所述导线层的上表面的至少一部分上，所述压力敏感层被构造为所述压力敏感层的比电阻由上到下梯度减小或增大。根据本发明实施例的压敏元件可以对较大范围的压力进行响应，使传感器对压力检测的范围更广，检测的准确性更高。

Description

压阻传感器和用于压阻传感器的压敏元件

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，更具体地，涉及一种用于压阻传感器的压敏元件和具有该压敏元件的压阻传感器。

背景技术

压力传感器按照材料可以分为基于压电材料的压电传感器以及基于压阻材料的压阻传感器。由压电陶瓷、压电晶体、压电驻极体以及有机压电薄膜等为敏感元件制作而成的压电传感器在承受压力时在材料表面产生可转移的电荷，电荷经过检测设备时的电压可以直接反应压力的大小。以合金敏感栅、半导体等材料为敏感元件的压阻传感器在受压时产生形变，形变造成敏感元件的电阻发生变化，通过惠斯通电桥检测敏感原件电阻的变化就可以检测出施加在压敏传感器上的压力大小。

近年来，基于宏观量子隧道效应的压阻敏感材料(压敏材料)越发成熟，基于此类压敏材料的压力传感器也得到了广泛的开发与应用。此类压敏材料一般是在绝缘的树脂、橡胶中参入一定量的导电或者半导体纳米至微米级粒子而成。当受压时，材料中的导电粒子之间距离缩减，距离缩减到一定程度时，导电粒子之间由于量子隧道效应就可以发生电荷的转移，即宏观上的导电。施加在传感器上压力的大小可以通过检测传感器电阻的大小而获得。

以上各种压力传感器均存在各自的缺点。例如，压电式传感器只适于动态量测量，力作用在压电传感器上产生的微弱电荷会由自身泄漏掉，只有动态力作用下，电荷才能补充。压阻传感器需要与被测体粘结，而且粘结选材以及过程对传感器都有着很大的影响。具有压敏材料的传感器测定压力的误差会达到20％左右，测量准确度较差。

发明内容

本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识作出的：

对于采用压敏材料的传感器而言，传感器电阻随压力的变化并不是线性关系，而是满足如下关系：随着压力的增加，阻值先是快速下降，之后又缓慢下降。这使得压力达到传感器检测上限附近时无法准确评估压力水平。如果为了达到测量的目的，必须选用量程较大的传感器，但此时又会有无法准确检测出小压力值的问题出现。其中，初始的电阻随压力增加的快速下降主要是由于上层导线层/压阻敏感层与下层压敏层的接触面积快速增大所导致的。

有鉴于此，本申请的发明人设计了一种新结构的压阻传感器，该压阻传感器在一定压力范围内的阻值随压力的变化较为平缓，基本呈线性关系，并且在极小压力下也有很好的响应，使检测准确性提高。

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出了一种用于压阻传感器的压敏元件，所述压敏元件可以对范围更大的压力进行响应，提高传感器检测的准确性。

本发明还提出了一种具有上述压敏元件的压阻传感器。

根据本发明第一方面实施例的用于压阻传感器的压敏元件，包括：导线层；压力敏感层，所述压力敏感层覆盖在所述导线层的上表面的至少一部分上，所述压力敏感层被构造为所述压敏敏感层的比电阻由上到下梯度减小或增大。

根据本发明实施例的压敏元件可以对较大范围的压力进行响应，使传感器对压力检测的范围更广，检测的准确性更高。

另外，根据本发明上述实施例的压敏元件还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一些实施例，所述压力敏感层包括聚合物梯度层，所述聚合物梯度层内分布有导电粒子，其中，所述聚合物梯度层的弹性模量与所述导电粒子在所述聚合物层中的分布浓度中的至少一个由上到下形成有梯度。

根据本发明的一些实施例，所述聚合物梯度层包括从上到下层叠设置的多个聚合物层，每个所述聚合物层的弹性模量和导电粒子的分布浓度由上到下相同且任意一个所述聚合物层的弹性模量和导电粒子的分布浓度中的至少一个与其它所述聚合物层的不同。

根据本发明的一些实施例，所述压力敏感层包括两个层叠设置的聚合物层，两个所述聚合物层的材质相同且两个所述聚合物层中的导电粒子以及导电粒子的分布浓度相同，两个所述聚合物层中的其中一个所述子聚合物层中还分布有导电物质或绝缘物质。

根据本发明的一些实施例，所述聚合物层为硅基聚合物层或者碳基聚合物层。

根据本发明的一些实施例，多个所述导电粒子包括金属导电粒子、非金属导电粒子和金属氧化物导电粒子中的至少一种，所述导电粒子的粒径为10nm-1mm。

根据本发明实施例的压阻传感器，包括：下绝缘层；上绝缘层，所述上绝缘层设在所述下绝缘层上方且与所述下绝缘层间隔开；间隔层，所述间隔层连接在所述下绝缘层与所述上绝缘层之间且与所述下绝缘层以及所述上绝缘层配合限定出安装腔；下导线层，所述下导线层设在所述下绝缘层的上表面的至少一部分上；第一压敏层，所述第一压敏层设在所述安装腔内且与所述上绝缘层间隔开形成有间隙，所述第一压敏层为根据权利要求1-7中任一项所述的压敏元件，所述导线层形成为所述下导线层。

根据本发明的一些实施例，压阻传感器还包括：导电层，所述导电层位于所述安装腔内且设在第一压敏层与所述上绝缘层之间，所述导电层包括多个导电部，多个所述导电部在水平方向上嵌套设置且相邻的两个所述导电部之间间隔开。

根据本发明的一些实施例，多个所述导电部形成为多个同心环，在沿所述同心环的径向上，多个所述同心环的径向宽度从内向外依次增大。

根据本发明的一些实施例，压阻传感器还包括：上导线层，所述上导线层设在所述安装腔内且覆盖在所述上绝缘层的下表面上，所述导电部设在所述上导线层与所述第一压敏层之间且与所述上导线层和所述第一压敏层的至少一个间隔开。

根据本发明的一些实施例，压阻传感器还包括：第二压敏层，所述第二压敏层形成为倒置的所述压敏元件，所述第二压敏层位于所述安装腔内且设在所述上绝缘层的下表面上，所述导电部设在所述第一压敏层和所述第二压敏层之间且与所述第一压敏层和所述第二压敏层的至少一个间隔开。

根据本发明的一些实施例，压阻传感器还包括：上导线层或第二压敏层，所述导电部包括两个，两个所述导电部在上下方向上间隔开设置，两个所述导电部分别设在所述上导线层和所述第二压敏层上。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的用于压阻传感器的压敏元件的结构示意图；

图2是根据本发明另一个实施例的用于压阻传感器的压敏元件的结构示意图；

图3是根据本发明再一个实施例的用于压阻传感器的压敏元件的结构示意图；

图4是根据本发明实施例的压阻传感器的结构示意图；

图5是根据本发明实施例的压阻传感器的导电层的结构示意图。

附图标记：

压阻传感器100；

下绝缘层11；上绝缘层12；间隔层20；压敏元件30；聚合物梯度层31；聚合物层311；导线层32；导电粒子33；下导线层41；上导线层42；导电层50；安装腔101。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图详细描述根据本发明实施例的用于压阻传感器100的压敏元件30。

参照图1至图5所示，根据本发明实施例的用于压阻传感器100的压敏元件30可以包括导线层32和压力敏感层。压力敏感层可以覆盖在导线层32的上表面的至少一部分上。其中，压力敏感层被构造为如下结构：压力敏感层的比电阻由上到下梯度减小或增大。这里，需要说明的是，在本申请中，“比电阻”指的是在单位压力下电阻的阻值变化量。比电阻越大，压力敏感层在受压时的电阻的阻值变化越大，比电阻越小，压力敏感层在受压时的电阻的阻值变化程度越小。也就是说，由上到下，压力敏感层的不同部位在相同压力下会发生不同程度的电阻变化。

当压力敏感层的比电阻由上到下梯度减小时，压力敏感层的上部可以在较小的压力下发生显著的电阻变化，压力敏感层的下部则可以在较大的压力下发生较显著的电阻变化；反之，当压力敏感层的比电阻由下到上梯度增大时，则压力敏感层的下部可以在较小的压力下发生较显著的电阻变化，压力敏感层的上部则可以在较大的压力下发生较显著的电阻变化。

由此，无论在较小的压力下，还是在较大的压力下，压力敏感层均可以发生较为显著的电阻变化，随着压力的增大，压力敏感层的电阻可以发生缓慢的变化，从而使压敏元件30可以在较大的压力范围内对压力实现响应。

根据本发明实施例的压敏元件30，通过设置压力敏感层并将压力敏感层构造为比电阻由上到下梯度减小或增大，使得压敏元件30的电阻不仅可以在较大的压力下发生改变，而且可以在较小的压力下发生改变，可以对较大范围的压力进行响应，使传感器对压力检测的范围更广，检测的准确性更高。

在相关技术中，传感器的电阻随着压力的增加，阻值首先快速下降，之后就缓慢变化。而根据本发明实施例中的压敏元件30而言，压力感应层的电阻可以随着压力的增大发生缓慢的变化。例如，在本发明的一些实施例中，压力感应层的电阻的阻值与压力之间的关系可以满足一定的变化曲线或变化直线。在实际中，该变化曲线或变化直线可以通过对检测到的几个离散的点在一定的偏差范围内进行线性拟合得到。

可选地，如图1至图3所示，根据本发明的一些实施例，压力敏感层可以包括聚合物梯度层31，聚合物梯度层31可以覆盖在导电层32的上表面的至少一部分上，聚合物梯度层31内可以分布有导电粒子33。导电粒子33在聚合物梯度层31中的分布浓度和聚合物梯度层31的弹性模量中的至少一个由上到下梯度减小或增大。

当弹性模量形成有梯度时，受压变形量可以形成有梯度，弹性模量大的部位可以在较小的压力下发生变形，弹性模量较小的部分可以在较大的压力下发生变形，从而使导电粒子33之间的间距的改变形成有梯度，实现比电阻的梯度。当导电粒子33的分布浓度形成有梯度时，导电粒子33之间的间距形成有梯度，间距小的导电粒子33在较小压力下可以先导电，间距大的导电粒子33在较大的压力下后导电。由此，也可以形成比电阻的梯度。

根据本发明的一些实施例，聚合物梯度层31可以形成为整体一层，也可以形成为层叠结构，如图3所示。当压敏元件30包含整体的一层聚合物梯度层31时，聚合物梯度层31可以为一层梯度导电粒子浓度分布的聚合物层311，也可以为一层含有导电粒子的梯度弹性模量的聚合物层311。

例如，如图1所示，在本发明的一些实施例中，聚合物梯度层31可以形成为整体一层，其中，导电粒子33在聚合物梯度层31中的分布浓度由上到下不同。例如，如图1所示，导电粒子33在聚合物梯度层31中的分布浓度由上到下逐渐减小。由此，处于聚合物梯度层31上部的导电粒子33的分布浓度可以大于处于聚合物梯度层31下部的导电粒子33的分布浓度，当掺导电粒子33的聚合物梯度层31受压时，在聚合物梯度层31各处的弹性模量均一致的情况下，聚合物梯度层31的上部可以先于聚合物梯度层31的下部导电，当压力加大后，聚合物梯度层31的下部可以导电，使压敏元件30对压力的响应范围更大。

在该具有粒子浓度梯度的结构中，聚合物梯度层31内可设有孔洞结构，以便使导电粒子33的扩散。具体在制造时，可以首先调整油墨中导电粒子33的浓度使压阻传感器100满足在较高压力下才导通，然后在电极层的表面丝印/喷涂压敏墨水，固化后可得到带有空洞结构的聚合物梯度层31，然后再在聚合物梯度层31表面涂覆导电粒子33的溶胶，或者将聚合物梯度层31浸入到导电粒子33的溶胶中一段时间，从而可以制备出具有粒子浓度梯度的压力敏感材料结构。在粒子浓度增加的表面层，对压力的响应会变得更敏感，而内部是对高压力情况下响应，从而达到在广泛压力范围内都很好的响应信号的效果。

再例如，如图2所示，在本发明的另一些实施例中，聚合物梯度层31可以形成为整体一层，聚合物梯度层31的弹性模量由上到下形成有梯度。例如，如图2所示，聚合物梯度层31的弹性模量由上到下逐渐减小。由此，聚合物梯度层31的上部的弹性模量大于聚合物梯度层31的下部的弹性模量。当聚合物梯度层31受压时，聚合物梯度层31的上部的变形大于聚合物梯度层31的下部的变形，从而使其中的导电粒子33的间距变化不同，当导电粒子33均匀分布在聚合物梯度层31中时，弹性模量较大的聚合物梯度层31的上部受小压力时先导通，弹性模量较小的聚合物梯度层31的下部后导通，使压敏元件30对压力的响应范围更广。

在该具有弹性模量梯度的结构中，可以通过调整聚合物梯度层31中导电粒子33的浓度使传感器满足在较高压力下才导通，然后在电极层的表面丝印/喷涂压敏墨水，经过进行初步固化后可以得到弹性模量较高的压力敏感材料结构，然后再在压力敏感材料结构上涂覆固化剂，或者将其浸入到稀释固化剂中一段时间，从而制备出具有弹性模量梯度的压力敏感材料结构。在弹性模量较高的底层，对压力的响应会更敏感，而表面是对高压力情况下响应，从而达到在广泛压力范围内都很好的响应信号的效果。

在本发明的一些具体实施方式中，聚合物梯度层31可以包括从上到下层叠设置的多个聚合物层311，每个聚合物层311的弹性模量和导电粒子33的分布浓度由上到下相同，并且任意一个聚合物层311的弹性模量和导电粒子33的分布浓度中的至少一个与其它聚合物层311的不同。

也就是说，在每个聚合物层311中，各处的弹性模量均相同，并且导电粒子33均匀地分布在其中，每个聚合物层311的弹性模量与其它聚合物层311的弹性模量可以不同，每个聚合物层311中导电粒子的分布浓度与其它聚合物层311中的导电粒子的分布浓度可以不同。由此，多个聚合物层311在同样受压时可以形成为比电阻不同的结构，多个聚合物层311可以共同构成具有比电阻变化梯度的结构。

例如，如图3所示，聚合物梯度层31包括两个聚合物层311，两个聚合物层311的材质可以不同，导电粒子33的分布浓度也可以不同。在该压力敏感材料叠层结构中，可以将带有导电粒子33的两种墨水依次喷涂/丝印到导线层32上即可。其中，两个聚合物层311在弹性模量以及导电粒子33浓度/性质方面上有所不同，以达到对不同压力范围响应的目的。例如，两个聚合物层311中的聚合物是同一种聚合物，而两个聚合物层311中的导电粒子33也是相同的粒子，但是两层中导电粒子33的分布浓度有很大差异。

当该种结构应用在根据本发明实施例的压阻传感器100上时，随着施加在具有这种结构的压阻传感器100上的压力的增加，会有三种导通过程发生：置于上绝缘层12上的上导线(或第二压敏层)与置于下绝缘层11上的第一压敏层从间隔状态变成接触，产生第一种导通；两层聚合物层311中粒子浓度较大一层中的导电粒子33在承受小的压力时就可以发生量子隧道效应，先导通，产生第二种导通；粒子浓度低的聚合物层311在更大压力下产生两层隧道效应，后导通，产生第三种导通。需要说明的是，这里的两个聚合物层311在没有受到外力时是半导体，并不是绝缘体，所以这里的“导通”只表示由于电阻减少而导通能力增加的意思。

由此，使具有该种结构的压阻传感器100可以对广泛的压力产生响应，压力敏感性提高，提高了压阻传感器100的检测性能。

另外，在本发明的一些具体实施方式中，两个聚合物层311的材质相同，并且两个聚合物层311中分布有相同浓度的同种导电粒子33，两个聚合物层311中的其中一个聚合物层311中还分布有导电物质或绝缘物质。导电物质可以增加导电性，绝缘物质则增加绝缘性，使两个聚合物层311之间压阻性能有很大的区别，这也能达到对压力响应的敏感性。可选地，导电物质或绝缘物质的形状分别可以形成为枝状、片状或线状等。由此，可以保证起到较好的导电或绝缘作用。

可选地，聚合物梯度层31可以喷涂或丝印形成。可选地，聚合物梯度层31可以为硅基聚合物层或碳基聚合物层。由此，不仅便于制造，而且聚合物梯度层31绝缘性好。

可选地，多个导电粒子33可以包括金属导电粒子33、非金属导电粒子33和金属氧化物导电粒子33中的至少一种，导电粒子33的粒径可以为10nm-1mm。例如，导电粒子33可以是粒径在10nm-1mm的金属系材料:金、银、铜、镍等细粉末、片状、箔状或加工成金属纤维状物以及各种合成的纳米级、微米级球状、刺状、枝状、线状、棒状以及各种形状的金属或合金颗粒等。再例如，导电粒子33可以是粒径在10nm-1mm之间的金属氧化物系材料，如ITO颗粒、IZO颗粒、ATO颗粒或AZO颗粒等；再例如，导电粒子33还可以是粒径在10nm-1mm之间的其他导电材料，如炭黑系材料、金属盐类材料、金属包覆材料、高分子材料以及其他复合材料等。聚合物梯度层31中的导电粒子33可以包含以上材料中的一种或者多种。

如图4所示，根据本发明实施例的压阻传感器100可以包括下绝缘层11、上绝缘层12、间隔层20、下导线层41和第一压敏层。上绝缘层12可以设在下绝缘层11上方并且与下绝缘层11间隔开形成有间隙，即上绝缘层12与下绝缘层11之间具有空气层。间隔层20可以连接在下绝缘层11与上绝缘层12之间，间隔层20可以与下绝缘层11以及上绝缘层12配合限定出安装腔101。下导线层41可以设在下绝缘层11的上表面的至少一部分上。第一压敏层可以设在安装腔101内并且与上绝缘层12间隔开形成有间隙，第一压敏层可以为上述压敏元件30，此时，导线层32可以形成为下导线层41，即压敏元件30中的导线层32覆盖在下绝缘层11的上表面的至少一部分上，聚合物梯度层31与上绝缘层12间隔开形成有间隙。

由于根据本发明实施例的压敏元件30具有上述有益的技术效果，因此根据本发明实施例的压阻传感器100对压力的响应性能提高，检测准确性提高。

考虑到在相关技术中的压力传感器中，初始的电阻随着压力增加的快速下降主要是上导线层/压阻敏感层与下层敏感层接触面积快速增大导致的。因此，为了控制这个接触面积增大的快速过程，根据本发明实施例的压阻传感器100还对接触面的结构进行了修饰。

如图4和图5所示，根据本发明实施例的压阻传感器100还可以包括导电层50，导电层50可以位于安装腔101内并且设在第一压敏层与上绝缘层12之间，导电层50可以包括多个导电部，多个导电部可以在水平方向上嵌套设置，并且相邻的两个导电部之间可以间隔开。由此，导电层50在水平方向上可以形成为不连续的结构，当按压压阻传感器100时，接触面积可以逐步增大，可以进一步提高对压力的响应范围。

导电部结构可形成为多种，可选地，根据本发明的一些实施例，例如，如图5所示，多个导电部可形成为同心环，在沿同心环的径向上，多个同心环的径向宽度从内向外可以依次增大。这里，从内向外可以理解为从同心环的中心向同心环的外部方向。换言之，导电层50可以呈多个同心环分布，并且内部的同心环比较窄，靠近边缘的比较大。

由此，导电层50可以形成为具有一定的几何图案的结构，在压力敏感区域内分布不均并且有规律。在小压力下就容易使上绝缘层12和下绝缘层11之间的传感器敏感部分接触的中心部分导电成分面积较少，而在大压力才有机会接触的传感器周围部分导电成分面积较大。可以更好地控制上导线层42或第二压敏层与第二压敏层之间的接触面积随压力的变化，使接触面积变化较缓慢，可以在更广泛的压力范围内具有较好的响应性。可选地，如图5所示，同心环可以形成为同心圆环，当然，还可以形成为同心多边环，例如三角环、四边环或五边环等。

如图4所示，根据本发明实施例的压阻传感器100还可以包括上导线层42，上导线层42可以设在安装腔101内并且覆盖在上绝缘层12的下表面的至少一部分上，导电层50可以设置在上导线层42和第一压敏层之间，并且导电层50可以与上导线层42和第一压敏层的至少一个间隔开。也就是说，导电层50可以设在上导线层42的下表面上并且与第一压敏层间隔开形成空气层，或者，导电层50可以设在第一压敏层的上表面上并且与上导线层42间隔开形成空气层，再或者，导电层50可以同时与第一压敏层和上导线层42间隔开，此时导电层50的两端可以与间隔层相连。

由此，压阻传感器100受压时，上导线层42与第一压敏层可以通过中间设置的导电层50接触，通过导电层50可以控制上导线层42与第一压敏层的接触面积，使压阻传感器100可以对较大范围内的压力进行响应，检测性能好。

可选地，在本发明的一些未示出的实施例中，压阻传感器100可以包括上绝缘层12、下绝缘层11、第一压敏层、第二压敏层和导电部50。第二压敏层可以设在安装腔101内，并且与第一压敏层间隔开。第二压敏层可以为上述压敏元件30，压敏元件30可以倒置设置在上绝缘层12的下表面上。也就是说，压阻传感器100中具有两个压敏元件30，其中一个正放，另一个倒置，两个聚合物梯度层31相对并且间隔开设置，倒置设置的压敏元件30中的导线层32可以看作上导线层42。

导电部50可以设在第一压敏层和第二压敏层之间，并且导电部50可以与第一压敏层和第二压敏层的至少一个间隔开。也就是说，导电部50可以设置在第一压敏层的聚合物层31的上表面上并且与第二压敏层的聚合物层31间隔开，或者，导电部50可以设置在第二压敏层的聚合物层31的下表面上并且与第一压敏层的聚合物层31间隔开，或者，导电层与第一压敏层和第二压敏层均间隔开。

由此，压阻传感器100受压时，第一压敏层和第二压敏层通过中间设置的导电部50接触，通过导电层50可以控制第一压敏层与第二压敏层的接触面积，使该结构的压阻传感器100也可以具有较好的检测性能，可以对较大范围内的压力进行响应。

另外，根据本发明的一些具体示例，对于具有第一压敏层和上导线层42的压阻传感器100，导电层50还可以包括两个，两个导电层50在上下方向上可以间隔开设置，即两个导电层50之间间隔有空气层。其中一个导电层50可以设置在上导线层42的下表面上，另一个导电层50可以设置在第一压敏层的下表面上。由此，当压阻传感器100受压时，两个导电层50可以接触，由此，通过两个导电层50也可以控制第一压敏层与上导线层42的接触面积，同样可以实现对压力具有更广泛的响应范围的效果。

同样地，对于具有第一压敏层和第二压敏层的压阻传感器100而言，导电层50也可以包括两个，两个导电层50可以间隔开设置，并且其中一个导电层50可以设置在第一压敏层的上表面上，其中另一个导电层50可以设置在第二压敏层的下表面上。由此，通过两个导电层50也可以实现控制第一压敏层和第二压敏层的接触面积的效果。

可选地，上绝缘层12和下绝缘层11的材质可以相同，也可以不同。上绝缘层12可以为聚对苯二甲酸乙二酯层(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯层(PEN)、酚醛树脂层、环氧树脂层或聚酰亚胺层等，下绝缘层11也可以为聚对苯二甲酸乙二酯层、聚萘二甲酸乙二醇酯层、酚醛树脂层、环氧树脂层或聚酰亚胺层等。由此，便于制造且成本相对较低。

可选地，导电层50可以是纳米银丝墨水、石墨烯墨水、碳纳米管墨水、PEDOT墨水或银浆等导电材料制成。其中，对于第一压敏层的上表面上设有导电层50或者第二压敏层的下表面上设有导电层50的结构而言，当导电层50由导线构成时，导电层50可以看成一个导线层32，此时，聚合物梯度层31的上方和下方分别可以看成设置有一个导线层32。

在本发明的一些较优选的实施例中，间隔层20可以为胶层。由此，间隔层20可以形成为将上绝缘层12与下绝缘层11粘结的胶框，可以用于封装感测区，并将上绝缘层12与下绝缘层11间隔开来，形成空气层，从而无需再对上绝缘层12和下绝缘层11进行连接固定，装配更简便，成本较低。可选地，该胶层可以采用双面胶或OCA等材料制成。

可选地，导线层32可以是在上绝缘层12或下绝缘层11上喷涂或丝印而成，此时导线材料可以是纳米银丝墨水、石墨烯墨水、碳纳米管墨水、PEDOT墨水以及或银浆等导电材料。导线层32也可以通过处理在上绝缘层12或下绝缘层11的导电涂层而成，导电涂层可以是通过蒸镀、溅镀、喷涂或丝印等方式覆盖在上绝缘层12或下绝缘层11的表面，导线层32的形成可以是通过蚀刻或镭射等方式形成，导线材料可以是ITO、IZO、纳米银丝、石墨烯、碳纳米管、PEDOT、镀铜或镀银等导电材料。

导线层32可以丝印、喷涂、蒸镀、溅镀、蚀刻或镭射形成。也就是说，可以在上绝缘层12或下绝缘层11上丝印、喷涂、蒸镀、溅镀、蚀刻或镭射形成导线层32，从而在上绝缘层12和下绝缘层11上分别形成上导线层42和下导线层41。

综上所述，根据本发明实施例的压阻传感器100可以通过调整压力敏感材料性质以及调节压力导通的接触面积，达到了在广泛的压力范围内对压力都有很好的响应性能，该压阻传感器100在一定压力范围内阻值随压力的变化较为平缓，基本呈线性关系，并且在极小压力下也有很好的响应，性能大大提高，可以提高检测准确性。

根据本发明实施例的压阻传感器100的其他构成以及操作对于本领域的普通技术人员来说是可知的，在此不再详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“具体实施例”、“示例”或“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种用于压阻传感器的压敏元件，其特征在于，包括：

导线层；

压力敏感层，所述压力敏感层覆盖在所述导线层的上表面的至少一部分上，所述压力敏感层被构造为所述压力敏感层的比电阻由上到下梯度减小或增大。

2.根据权利要求1所述的压敏元件，其特征在于，所述压力敏感层包括聚合物梯度层，所述聚合物梯度层内分布有导电粒子，其中，所述聚合物梯度层的弹性模量与所述导电粒子在所述聚合物层中的分布浓度中的至少一个由上到下形成有梯度。

3.根据权利要求2所述的压敏元件，其特征在于，所述聚合物梯度层包括从上到下层叠设置的多个聚合物层，每个所述聚合物层的弹性模量和导电粒子的分布浓度由上到下相同且任意一个所述聚合物层的弹性模量和导电粒子的分布浓度中的至少一个与其它所述聚合物层的不同。

4.根据权利要求1所述的压敏元件，其特征在于，所述压力敏感层包括两个层叠设置的聚合物层，两个所述聚合物层的材质相同且两个所述聚合物层中的导电粒子的种类和分布浓度相同，两个所述聚合物层中的其中一个所述聚合物层中还分布有导电物质或绝缘物质。

5.根据权利要求3或4所述的压敏元件，其特征在于，所述聚合物层为硅基聚合物层或者碳基聚合物层。

6.根据权利要求2所述的压敏元件，其特征在于，多个所述导电粒子包括金属导电粒子、非金属导电粒子和金属氧化物导电粒子中的至少一种，所述导电粒子的粒径为10nm-1mm。

7.一种压阻传感器，其特征在于，包括：

下绝缘层；

上绝缘层，所述上绝缘层设在所述下绝缘层上方且与所述下绝缘层间隔开；

间隔层，所述间隔层连接在所述下绝缘层与所述上绝缘层之间且与所述下绝缘层以及所述上绝缘层配合限定出安装腔；

下导线层，所述下导线层设在所述下绝缘层的上表面上；

第一压敏层，所述第一压敏层设在所述安装腔内且与所述上绝缘层间隔开，所述第一压敏层为根据权利要求1-6中任一项所述的压敏元件，所述导线层形成为所述下导线层。

8.根据权利要求7所述的压阻传感器，还包括：导电层，所述导电层位于所述安装腔内且设在第一压敏层与所述上绝缘层之间，所述导电层包括多个导电部，多个所述导电部在水平方向上嵌套设置且相邻的两个所述导电部间隔开设置。

9.根据权利要求8所述的压阻传感器，其特征在于，多个所述导电部形成为多个同心环，在沿所述同心环的径向上，多个所述同心环的径向宽度从内向外依次增大。

10.根据权利要求8或9所述的压阻传感器，其特征在于，还包括：上导线层，所述上导线层设在所述安装腔内且覆盖在所述上绝缘层的下表面上，所述导电部设在所述上导线层与所述第一压敏层之间且与所述上导线层和所述第一压敏层的至少一个间隔开。

11.根据权利要求8或9所述的压阻传感器，其特征在于，还包括：第二压敏层，所述第二压敏层形成为倒置的所述压敏元件，所述第二压敏层位于所述安装腔内且设在所述上绝缘层的下表面上，所述导电部设在所述第一压敏层和所述第二压敏层之间且与所述第一压敏层和所述第二压敏层的至少一个间隔开。

12.根据权利要求8或9所述的压阻传感器，还包括：上导线层或第二压敏层，所述导电部包括两个，两个所述导电部在上下方向上间隔开设置，两个所述导电部分别设在所述上导线层和所述第二压敏层上。