CN109100058A - 微压力传感器 - Google Patents

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涂大记
江叔福
杨慧慧
杨晓明
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Abstract

本发明公开一种微压力传感器，包括上导电电极、传感介质层、下导电电极，所述上导电电极、下导电电极分别与传感介质层上表面和下表面通过第一导电胶粘层、第二导电胶粘层连接，所述传感介质层包括发泡聚氨酯本体和填充于发泡聚氨酯本体表面和孔隙内的感应涂覆层组成，所述感应涂覆层由以下组分组成：银纳米导电体水分散液100份、水性丙烯酸树脂3~5份、醇类溶剂、酮类溶剂、聚乙烯吡咯烷酮0.4~0.6份、烷基酚聚氧乙烯醚0.2~0.5份、聚乙二醇对异辛基苯基醚、异辛酸铋、甲苯二异氰酸酯。本发明微压力传感器可弯曲、耐折弯，可以感知微小压力，同时在较高压力下仍具有高灵敏度，检测数据稳定，检测精度重复性好。

Description

微压力传感器
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，特别涉及一种微压力传感器。
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。
现有压力传感器往往不耐弯折，且灵敏度也不够，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，如何克服上述技术问题并改善，成为本领域技术人员努力的方向。
发明内容
本发明目的是提供一种微压力传感器，此微压力传感器可弯曲、耐折弯，可以感知微小压力，同时在较高压力下仍具有高灵敏度，检测精度重复性好，也便于设计各种灵敏度和量程的器件。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种微压力传感器，包括上导电电极、传感介质层、下导电电极，所述上导电电极、下导电电极分别与传感介质层上表面和下表面通过第一导电胶粘层、第二导电胶粘层连接，所述传感介质层包括发泡聚氨酯本体和填充于发泡聚氨酯本体表面和孔隙内的感应涂覆层组成，所述感应涂覆层由以下组分组成：
银纳米导电体水分散液 100份，
水性丙烯酸树脂 3~5份，
醇类溶剂 12~20份，
酮类溶剂 8~15份，
聚乙烯吡咯烷酮 0.4~0.6份，
烷基酚聚氧乙烯醚 0.2~0.5份，
聚乙二醇对异辛基苯基醚 0.4~0.8份，
异辛酸铋 0.2~0.5份，
甲苯二异氰酸酯 0.1~0.3份；
所述银纳米导电体水分散液固含量为0.3~0.5%，其中，银纳米导电体由银纳米线和银纳米颗粒按照100：（8~20）重量份比例混合而成。
上述技术方案中进一步改进技术方案如下：
1、上述方案中，所述发泡聚氨酯本体开有一贯通上表面和下表面的第一通孔，所述上导电电极具有一分支电极条，此分支电极条一端与上导电电极电连接，另一端从而下导电电极的第二通孔处延伸出。
2、上述方案中，所述分支电极条位于上导电电极的中央区域。
3、上述方案中，所述上导电电极、下导电电极由热可塑性聚氨酯膜和涂覆于热可塑性聚氨酯膜表面的银纳米线涂层组成。
4、上述方案中，所述下导电电极下表面设置有若干个电性连接焊点。
5、上述方案中，所述醇类溶剂为甲醇、乙醇和异丙醇中的一种。
6、上述方案中，所述酮类溶剂为丙酮、丁酮、环己酮、异佛尔酮中的一种。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：
1. 本发明微压力传感器，其可弯曲、耐折弯，可以感知微小压力，同时在较高压力下仍具有高灵敏度，也便于设计各种灵敏度和量程的器件，综合精度小于0.2%FS，可靠性高、耐久性好；其次，其感应涂覆层含有异辛酸铋0.2~0.5份、甲苯二异氰酸酯0.1~0.3份，有利于提高感应涂覆层与发泡聚氨酯本体附着力，从而保证了通过10000次循环试验，检测数据稳定，检测精度重复性好。
2. 本发明微压力传感器，其银纳米导电体水分散液固含量为0.3~0.5%，其中，银纳米导电体由银纳米线和银纳米颗粒按照100：（8~20）重量份比例混合而成，有利于提高网络中触点数目，进一步改善导电性，提高了器件的灵敏性；其次，其感应涂覆层配方进一步采用醇类溶剂、酮类溶剂混合而成复合溶剂，有效调节涂覆液的粘度和干燥速度，进一步避免了银纳米线堆积。
附图说明
附图1为本发明微压力传感器结构示意图。
以上附图中：1、上导电电极；2、传感介质层；21、发泡聚氨酯本体；3、下导电电极；4、第一导电胶粘层；5、第二导电胶粘层；6、第一通孔；7、分支电极条；8、第二通孔；9、电性连接焊点；10、热可塑性聚氨酯膜；11、银纳米线涂层。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例1~4：一种微压力传感器，包括上导电电极1、传感介质层2、下导电电极3，所述上导电电极1、下导电电极3分别与传感介质层2上表面和下表面通过第一导电胶粘层4、第二导电胶粘层5连接，所述传感介质层2包括发泡聚氨酯本体21和填充于发泡聚氨酯本体21表面和孔隙内的感应涂覆层组成，所述感应涂覆层由以下组分组成，如表1所示：
表1
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
银纳米导电体水分散液100份 100份 100份 100份 100份
水性丙烯酸树脂3~5份 4份 5份 4.2份 3份
醇类溶剂12~20份 15份 18份 12份 10份
酮类溶剂8~15份 12份 9份 15份 8份
聚乙烯吡咯烷酮0.4~0.6份 0.5份 0.6份 0.5份 0.4份
烷基酚聚氧乙烯醚0.2~0.5份 0.2份 0.4份 0.3份 0.5份
聚乙二醇对异辛基苯基醚0.4~0.8份 0.5份 0.8份 0.6份 0.5份
异辛酸铋0.2~0.5份 0.3份 0.5份 0.2份 0.3份
甲苯二异氰酸酯0.1~0.3份 0.2份 0.3份 0.15份 0.2份
实施例1中醇类溶剂为甲醇，酮类溶剂为丙酮；实施例2中醇类溶剂为乙醇，酮类溶剂为环己酮；实施例3中醇类溶剂为异丙醇，酮类溶剂为环己酮；实施例4中醇类溶剂为异丙醇，酮类溶剂为丁酮。
实施例1的银纳米导电体水分散液固含量为0.35%，其中，银纳米导电体由银纳米线和银纳米颗粒按照100：10重量份比例混合而成；实施例2的银纳米导电体水分散液固含量为0.4%，其中，银纳米导电体由银纳米线和银纳米颗粒按照100：12重量份比例混合而成；实施例3的银纳米导电体水分散液固含量为0.4%，其中，银纳米导电体由银纳米线和银纳米颗粒按照100：18重量份比例混合而成；实施例4的银纳米导电体水分散液固含量为0.3%，其中，银纳米导电体由银纳米线和银纳米颗粒按照100：10重量份比例混合而成。
所述传感介质层2通过以下步骤获得：
步骤一、将银纳米导电体水分散液100份、水性丙烯酸树脂3~5份、醇类溶剂12~20份、酮类溶剂8~15份、聚乙烯吡咯烷酮0.4~0.6份、烷基酚聚氧乙烯醚0.2~0.5份、聚乙二醇对异辛基苯基醚0.4~0.8份、异辛酸铋0.2~0.5份、甲苯二异氰酸酯0.1~0.3份混合后，通过超声波分散从而获得混合液；
步骤二、将所述混合液注入发泡聚氨酯本体21内，再将注入有混合液的发泡聚氨酯本体21浸入混合液中，静至2~5分钟；
步骤三、多次反复挤压经过步骤二的发泡聚氨酯本体21；
步骤四、将经过步骤三的浸有混合液的发泡聚氨酯本体21放置于烤箱中烘干，从而获得表面和孔隙内具有感应涂覆层的发泡聚氨酯本体21。
采用本发明微压力传感器时，其可弯曲、耐折弯，可以感知微小压力，同时在较高压力下仍具有高灵敏度，也便于设计各种灵敏度和量程的器件，综合精度小于0.2%FS，可靠性高、耐久性好；其次，其感应涂覆层含有异辛酸铋0.2~0.5份、甲苯二异氰酸酯0.1~0.3份，有利于提高感应涂覆层与发泡聚氨酯本体附着力，从而保证了通过10000次循环试验，检测数据稳定，检测精度重复性好，也有利于提高网络中触点数目，进一步改善导电性，提高了器件的灵敏性；再次，其感应涂覆层配方进一步采用醇类溶剂、酮类溶剂混合而成复合溶剂，有效调节涂覆液的粘度和干燥速度，进一步避免了银纳米线堆积。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种微压力传感器，其特征在于：包括上导电电极（1）、传感介质层（2）、下导电电极（3），所述上导电电极（1）、下导电电极（3）分别与传感介质层（2）上表面和下表面通过第一导电胶粘层（4）、第二导电胶粘层（5）连接，所述传感介质层（2）包括发泡聚氨酯本体（21）和填充于发泡聚氨酯本体（21）表面和孔隙内的感应涂覆层组成，所述感应涂覆层由以下组分组成：
银纳米导电体水分散液 100份，
水性丙烯酸树脂 3~5份，
醇类溶剂 12~20份，
酮类溶剂 8~15份，
聚乙烯吡咯烷酮 0.4~0.6份，
烷基酚聚氧乙烯醚 0.2~0.5份，
聚乙二醇对异辛基苯基醚 0.4~0.8份，
异辛酸铋 0.2~0.5份，
甲苯二异氰酸酯 0.1~0.3份；
所述银纳米导电体水分散液固含量为0.3~0.5%，其中，银纳米导电体由银纳米线和银纳米颗粒按照100：（8~20）重量份比例混合而成。
2.根据权利要求1所述的微压力传感器，其特征在于：所述发泡聚氨酯本体（21）开有一贯通上表面和下表面的第一通孔（6），所述上导电电极具有一分支电极条（7），此分支电极条（7）一端与上导电电极电连接，另一端从而下导电电极（3）的第二通孔（8）处延伸出。
3.根据权利要求2所述的微压力传感器，其特征在于：所述分支电极条（7）位于上导电电极的中央区域。
4.根据权利要求2所述的微压力传感器，其特征在于：所述上导电电极（1）、下导电电极（3）由热可塑性聚氨酯膜（10）和涂覆于热可塑性聚氨酯膜（10）表面的银纳米线涂层（11）组成。
5.根据权利要求1所述的微压力传感器，其特征在于：所述下导电电极下表面设置有若干个电性连接焊点（9）。
6.根据权利要求1所述的微压力传感器，其特征在于：所述醇类溶剂为甲醇、乙醇和异丙醇中的一种。
7.根据权利要求1所述的微压力传感器，其特征在于：所述酮类溶剂为丙酮、丁酮、环己酮、异佛尔酮中的一种。
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