CN107764287A - 软体电阻型传感器的制备方法及由此方法制造的传感器 - Google Patents

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蒋烁
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Abstract

本发明提供了一种软体电阻型传感器的制备方法，包括如下任一个或任多个步骤：保护层形成步骤：在基板上铺垫保护层(3)；牺牲层形成步骤：在保护层(3)上形成牺牲层(4)，并使牺牲层(4)固化；本发明还提供了一种软体电阻型传感器，本发明提供了一种超薄软体传感器的制备方法，所述方法中利用工业涂布机制作硅胶薄膜作为传感器的基底，在两层硅胶薄膜中间使用碳脂作为导电电阻，通过铜镍导电布制成的导线与外部电子元件相连接。相比于现有制备方法，本发明提供的制备方法制作流程简便，可以使用与大变形条件，传感器性能更稳定，并且使传感器具有更薄的厚度及更高的透明度。

Description

软体电阻型传感器的制备方法及由此方法制造的传感器
技术领域
本发明涉及一种制备方法，具体地，涉及一种软体电阻型传感器的制备方法及由此方法制造的传感器，尤其涉及一种超薄软体电阻型传感器的制备方法及由此方法制造的传感器。
背景技术
可穿戴设备是一种可以直接与人体接触的便携性设备，可应用于监测人体各个关节及器官的运动状态。软体传感器在可穿戴设备中具有极大的应用潜力。目前的软体传感器主要分为电阻型和电容型，通过监测传感器电阻值及电容值的变化可以获得传感器的变形量。软体传感器使用软体的材料作为基底及电阻，与人体皮肤可紧密接触，且在人体运动时仍能保持与皮肤的紧密贴合而不脱落，适用于人体关节运动状态的实时监测。
经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN106445134A，公开日为2017.02.22，公开了一种柔性电子皮肤的制作工艺。该工艺中使用Cu纳米线-石墨烯薄膜作为导电电阻，将两端用银胶粘上铜线，再嵌入PDMS中，加热干燥后制成柔性电子皮肤。但该工艺中，电阻材料Cu纳米线-石墨烯薄膜的制作工艺复杂，使用的银胶导线在受到拉伸时容易产生断裂，从而使传感器性能受到限制。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种软体电阻型传感器的制备方法及由此方法制造的传感器。
根据本发明提供的一种软体电阻型传感器的制备方法，包括如下步骤：
保护层形成步骤：在基板上铺垫保护层；
牺牲层形成步骤：在保护层上形成牺牲层，并使牺牲层固化；
传感器基底层形成步骤：在牺牲层上形成传感器基底层，并使传感器基底层固化；
传感器基底层分离步骤：去除牺牲层，并将传感器基底层分离出来；
器件形成步骤：将电阻与导线设置在传感器基底层上，并用另一个传感器基底层进行密封。
优选地，由如下步骤组成；
保护层形成步骤：在基板上铺垫保护层；
牺牲层形成步骤：在保护层上形成牺牲层，并使牺牲层固化；
传感器基底层形成步骤：在牺牲层上形成传感器基底层，并使传感器基底层固化；
传感器基底层分离步骤：去除牺牲层，并将传感器基底层分离出来；
器件形成步骤：将电阻与导线设置在传感器基底层上，并用另一个传感器基底层进行密封。
优选地，所述保护层采用PET塑料薄膜；
所述传感器基底层采用硅胶材料；
所述电阻采用碳脂材料；
所述导线采用铜镍布。
本发明还提供了一种软体电阻型传感器，所述传感器是利用上述的软体电阻型传感器的制备方法制造出的传感器。
优选地，包括电阻、导线；
所述电阻的两端与导线相连接；
所述电阻、导线构成子部件；
所述软体电阻型传感器，还包括传感器基底层；
所述传感器基底层为多个；
所述子部件设置在传感器基底层之间。
优选地，所述软体电阻型传感器由电阻、导线以及传感器基底层组成；
所述电阻的两端与导线相连接；
所述电阻、导线构成子部件；
所述传感器基底层为多个；
所述子部件设置在传感器基底层之间。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明提供了一种超薄软体传感器的制备方法，所述方法中利用工业涂布机制作硅胶薄膜作为传感器的基底，在两层硅胶薄膜中间使用碳脂作为导电电阻，通过铜镍导电布制成的导线与外部电子元件相连接。相比于现有制备方法，本发明提供的制备方法制作流程简便，可以使用与大变形条件，传感器性能更稳定，并且使传感器具有更薄的厚度及极高的透明度。
2、与现有技术相比，本发明提供的软体传感器的制备方法使用工业涂布机制作硅胶薄膜作为传感器的基底，其厚度可精确控制。通过这一制备方法制作出的传感器具有超薄的厚度，高透明度，优良的拉伸性，优秀的测量精度，该传感器在人体运动时仍能与皮肤保持紧密的接触，不会产生脱落或者失效。
3、目前常用的制造工艺为：在硅胶基底上制作流道，在流道中填充导电介质，但这种方法制作的传感器受到流道的高度限制，使得传感器厚度比较大(一般需为3mm以上)。通过本发明提供的软体传感器的制备方法可将制成的传感器的厚度控制在1mm以内，提供一种制作更轻薄、更高透明度的传感器的制备方法。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明提供的软体电阻型传感器的制备方法的流程图。
图2为本发明提供的软体电阻型传感器的整体结构示意图。
图中所示：
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明提供一种软体电阻型传感器的制备方法，包括如下步骤：保护层形成步骤：在基板上铺垫保护层3；牺牲层形成步骤：在保护层3上形成牺牲层4，并使牺牲层4固化；传感器基底层形成步骤：在牺牲层4上形成传感器基底层6，并使传感器基底层6固化；传感器基底层分离步骤：去除牺牲层4，并将传感器基底层6分离出来；器件形成步骤：将电阻8与导线7设置在传感器基底层6上，并用另一个传感器基底层6进行密封。
本发明提供的软体电阻型传感器的制备方法，由如下步骤组成；保护层形成步骤：在基板上铺垫保护层3；牺牲层形成步骤：在保护层3上形成牺牲层4，并使牺牲层4固化；传感器基底层形成步骤：在牺牲层4上形成传感器基底层6，并使传感器基底层6固化；传感器基底层分离步骤：去除牺牲层4，并将传感器基底层6分离出来；器件形成步骤：将电阻8与导线7设置在传感器基底层6上，并用另一个传感器基底层6进行密封。
所述保护层3采用聚对苯二甲酸乙二醇酯PET塑料薄膜；所述传感器基底层6采用硅胶材料；所述电阻8采用碳脂材料；所述导线7采用铜镍布。
本发明还提供了一种软体电阻型传感器，所述传感器是利用上述的软体电阻型传感器的制备方法制造出的传感器。
本发明提供的软体电阻型传感器，包括电阻8、导线7；所述电阻8的两端与导线7相连接；所述电阻8、导线7构成子部件；所述软体电阻型传感器，还包括传感器基底层6；所述传感器基底层6为多个；所述子部件设置在传感器基底层6之间。
所述软体电阻型传感器由电阻8、导线7以及传感器基底层6组成；所述电阻8的两端与导线7相连接；所述电阻8、导线7构成子部件；所述传感器基底层6为多个；所述子部件设置在传感器基底层6之间。
所述铜镍导电布导线，即导线7布置在碳脂电阻，即电阻8两侧，用于与外界电子元件相连接。在人体关节运动时，本发明提供的传感器会产生拉伸，电阻8的电阻值会产生变化，该电阻值变化与人体关节运动幅度间为线性关系，可通过外部电子元件检测电阻值的变化，对应得到人体关节运动幅度。
所述的硅胶薄膜，即传感器基底层6的材料为Sylgard公司生产的186硅胶，所述186胶又分为A胶和B胶。其中，A胶与B胶按10:1的比例混合，使用Zehnther公司生产的ZAA2300涂布机制成硅胶薄膜。
所述的涂布机制作薄膜过程中使用牺牲层液，牺牲层液由聚丙烯酸和异丙醇按1:4的比例混合，牺牲层4加热后成膜，牺牲层膜，即牺牲层4遇热水后溶解。
所述牺牲层4的厚度优选的为30μm，所述硅胶薄膜的厚度优选的为300μm，所述超薄软体传感器的厚度优选的为低于1mm。
具体地说，如图1所示，本发明提供的一种软体电阻型传感器的制备方法共包括如下的7个步骤：
第1步，将PET塑料薄膜放置于涂布机平台上；
第2步，将配置好的牺牲层液涂布在PET塑料薄膜上，放置一段时间使其固化成膜；
第3步，将混合好的液态硅胶涂布在牺牲层膜上，加热一段时间使其固化成膜；
第4步，将PET塑料薄膜、牺牲层膜、硅胶薄膜移入热水中，使牺牲层膜溶解；
第5步，分离取出硅胶薄膜，并进行干燥处理；
第6步，将硅胶薄膜裁剪为合适的形状，并在膜上布置碳脂电阻和铜镍布导线；
第7步，在第6步的基础上再覆盖一层硅胶薄膜进行密封。
所述的牺牲层膜、硅胶模的厚度均可通过调节涂布机的涂布条与平台之间的间距进行控制。
需要说明的是上述中提到的仅为本发明的其中一种实施例，并不能构成对本发明的限制。
在人体关节运动时，传感器会产生拉伸，碳脂电阻的电阻值会产生变化，该电阻值变化与人体关节运动幅度间为线性关系，可通过外部电子元件检测电阻值的变化，对应得到人体关节运动幅度。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (6)

1.一种软体电阻型传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
保护层形成步骤：在基板上铺垫保护层(3)；
牺牲层形成步骤：在保护层(3)上形成牺牲层(4)，并使牺牲层(4)固化；
传感器基底层形成步骤：在牺牲层(4)上形成传感器基底层(6)，并使传感器基底层(6)固化；
传感器基底层分离步骤：去除牺牲层(4)，并将传感器基底层(6)分离出来；
器件形成步骤：将电阻(8)与导线(7)设置在传感器基底层(6)上，并用另一个传感器基底层(6)进行密封。
2.根据权利要求1所述的软体电阻型传感器的制备方法，其特征在于，由如下步骤组成；
保护层形成步骤：在基板上铺垫保护层(3)；
牺牲层形成步骤：在保护层(3)上形成牺牲层(4)，并使牺牲层(4)固化；
传感器基底层形成步骤：在牺牲层(4)上形成传感器基底层(6)，并使传感器基底层(6)固化；
传感器基底层分离步骤：去除牺牲层(4)，并将传感器基底层(6)分离出来；
器件形成步骤：将电阻(8)与导线(7)设置在传感器基底层(6)上，并用另一个传感器基底层(6)进行密封。
3.根据权利要求1所述的软体电阻型传感器的制备方法，其特征在于，所述保护层(3)采用PET塑料薄膜；
所述传感器基底层(6)采用硅胶材料；
所述电阻(8)采用碳脂材料；
所述导线(7)采用铜镍布。
4.一种软体电阻型传感器，其特征在于，所述传感器是利用权利要求1至3中任一项所述的软体电阻型传感器的制备方法制造出的传感器。
5.根据权利要求4所述的软体电阻型传感器，其特征在于，包括电阻(8)、导线(7)；
所述电阻(8)的两端与导线(7)相连接；
所述电阻(8)、导线(7)构成子部件；
所述软体电阻型传感器，还包括传感器基底层(6)；
所述传感器基底层(6)为多个；
所述子部件设置在传感器基底层(6)之间。
6.根据权利要求5所述的软体电阻型传感器，其特征在于，所述软体电阻型传感器由电阻(8)、导线(7)以及传感器基底层(6)组成；
所述电阻(8)的两端与导线(7)相连接；
所述电阻(8)、导线(7)构成子部件；
所述传感器基底层(6)为多个；
所述子部件设置在传感器基底层(6)之间。
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