CN110285898A - 基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置及其制造方法 - Google Patents

基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置及其制造方法 Download PDF

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CN110285898A CN201910720642.1A CN201910720642A CN110285898A CN 110285898 A CN110285898 A CN 110285898A CN 201910720642 A CN201910720642 A CN 201910720642A CN 110285898 A CN110285898 A CN 110285898A
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Abstract

本公开涉及一种基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置及其制造方法。该装置包括:压力传感部件,包括多层碳黑‑无尘纸复合材料层,压力传感部件在受力时电阻会发生改变;电极,包括第一电极和第二电极,第一电极与压力传感部件的一面连接,第二电极与压力传感部件的另一面连接;封装层,用于将压力传感部件和电极封装在一起;压力检测部件,与电极连接,对压力传感部件的电阻进行检查,并根据计算出的阻值变化确定装置的受力方向和/或受力大小。本公开实施例所提供的基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置及其制造方法,装置制造工艺简单、成本低廉、灵敏度高、响应速度快、稳定性好、适用范围广。

Description

基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置及其制造方法
技术领域
本公开涉及柔性电子技术领域,尤其涉及一种基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置及其制造方法。
背景技术
随着科学技术的发展,柔性电子器件不仅在科技上而且在商业应用中都吸引了广泛的关注,柔性压力传感器作为具有类皮肤功能的一类器件可以用在健康监测、智能假肢、人机交互上等,由于此类压力传感器具有良好的柔性,可以与皮肤完美贴合,可以实时无感的监测与压力相关的人体健康参数;同时还可以用在机器人或假肢身上,使其功能更加接近于人体的功能。但相关技术中,传感器制备复杂成本昂贵,需要复杂的微纳加工工艺配合,其器件的灵敏度低、稳定性差。
发明内容
有鉴于此,本公开提出了一种基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置及其制造方法。
根据本公开的一方面,提供了一种基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置,所述装置包括:
压力传感部件,包括多层碳黑-无尘纸复合材料层,所述压力传感部件在受力时电阻会发生改变;
电极,包括第一电极和第二电极,所述第一电极与所述压力传感部件的一面连接,所述第二电极与所述压力传感部件的另一面连接;
封装层,用于将所述压力传感部件和所述电极封装在一起;
压力检测部件,与所述电极连接,对所述压力传感部件的电阻进行检查,并根据计算出的阻值变化确定所述装置的受力方向和/或受力大小。
对于上述装置,在一种可能的实现方式中,所述封装层包括上封装层和下封装层,所述上封装层的和所述下封装层的一面设置有粘附层,所述上封装层和所述下封装层的尺寸大于所述压力传感部件和所述电极的尺寸,
所述压力传感部件、所述电极,与所述上封装层具有粘附层的一面、所述下封装层具有粘附层的一面接触,并在所述粘附层的作用下与所述上封装层和所述下封装层固定粘贴在一起,
所述第一电极,与所述上封装层设置有粘附层的一面接触,在所述粘附层的作用下与所述上封装层固定粘贴在一起,并与靠近所述上封装层设置有粘附层的一面的第一碳黑-无尘纸复合材料层连接;
所述第二电极,与所述下封装层具有粘附层的一面接触,在所述粘附层的作用下与所述下封装层固定粘贴在一起,并与靠近所述下封装层设置有粘附层的一面的第二碳黑-无尘纸复合材料层连接;
所述上封装层设置有粘附层的一面和所述下封装层设置有粘附层的一面接触,并在所述粘附性的作用下固定粘附在一起。
对于上述装置,在一种可能的实现方式中,所述封装层包括下封装层,所述下封装层的一面设置有粘附层,所述多层碳黑-无尘纸复合材料层分为上复合层和下复合层,所述上复合层和所述下复合层分别包括至少一层碳黑-无尘纸复合材料层,
所述上复合层中的所有碳黑-无尘纸复合材料层的一端固定在所述下封装层设置有粘附层的一面,所述上复合层中的每个碳黑-无尘纸复合材料层的另一端与所述下封装层之间具有对应的角度,在所述装置受力时,所述上复合层中的每个碳黑-无尘纸复合材料层的另一端与所述下封装层之间的角度在力的作用下发生改变,使得所述压力传感部件的阻值发生变化;
所述下复合层与所述下封装层设置有粘附层的一面接触,并在所述粘附层的作用下与所述下封装层固定粘贴在一起;
所述第一电极的部分和所述第二电极的全部,与所述下封装层具有粘附层的一面接触,并在所述粘附层的作用下与所述下封装层固定粘贴在一起,所述第一电极与所述上复合层连接,所述第二电极与所述下复合层连接。
对于上述装置,在一种可能的实现方式中,所述上复合层中的每个碳黑-无尘纸复合材料层的一端均与所述下封装层设置有粘附层的一面接触,并在所述粘附层的作用下与所述下封装层固定粘贴在一起。
对于上述装置,在一种可能的实现方式中,所述上复合层中靠近所述下复合层的碳黑-无尘纸复合材料层的一端与所述下复合层固定粘贴在一起,
其中,所述上复合层中所有碳黑-无尘纸复合材料层的一端固定粘贴在一起。
对于上述装置,在一种可能的实现方式中,所述碳黑-无尘纸复合材料层包括碳黑以及用于承载碳黑的无尘纸,所述封装层的材料包括半透膜,
所述装置的长度和宽度为0.3cm~2cm,所述装置的厚度为0.1mm~0.3mm。
根据本公开的一方面,提供了一种基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置的制造方法,用于制造上述装置,所述方法包括:
将下封装层平铺放置,并将所述下封装层设置有粘附层的一面朝上;
将已制备的带有第二电极的第二碳黑-无尘纸复合材料层压放至于所述下封装层上,以使所述第二电极、所述第二碳黑-无尘纸复合材料层在所述粘附层的作用下与所述下封装层固定粘贴在一起;
在所述第二碳黑-无尘纸复合材料层上依次堆叠至少一层碳黑-无尘纸复合材料层,并最后堆叠带有第一电极的第一碳黑-无尘纸复合材料层;
将上封装层设置有粘附层的一面靠近所述下封装层,以在粘附层的作用下,使得所述上封装层与所述下封装层、所述第二碳黑-无尘纸复合材料层固定粘贴在一起,形成基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置。
对于上述方法,在一种可能的实现方式中,所述方法还包括:
将被预设浓度的导电碳黑溶液滴涂过的无尘纸加热烘干,并经多次滴涂、烘干后,得到碳黑-无尘纸复合材料层。
对于上述方法,在一种可能的实现方式中,所述方法还包括:
将在预设浓度的导电碳黑溶液中浸泡后的无尘纸加热烘干,并经多次浸泡、烘干后,得到碳黑-无尘纸复合材料层。
对于上述方法,在一种可能的实现方式中,所述方法还包括:
在覆盖所述上封装层之前,将压力检测部件粘贴固定在所述下封装层上,所述压力检测部件与所述第一电极和所述第二电极连接。
本公开实施例所提供的基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置及其制造方法。该装置包括:压力传感部件,包括多层碳黑-无尘纸复合材料层,压力传感部件在受力时电阻会发生改变;电极,包括第一电极和第二电极,第一电极与压力传感部件的一面连接,第二电极与压力传感部件的另一面连接;封装层,用于将压力传感部件和电极封装在一起;压力检测部件,与电极连接,对压力传感部件的电阻进行检查,并根据计算出的阻值变化确定装置的受力方向和/或受力大小。本公开实施例所提供的基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置及其制造方法,装置制造工艺简单、成本低廉、灵敏度高、响应速度快、稳定性好、适用范围广。
根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明,本公开的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面,并且用于解释本公开的原理。
图1示出根据本公开一实施例的基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置的结构示意图。
图2示出根据本公开一实施例的基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置的结构分解示意图。
图3示出根据本公开一实施例的基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置检测结果示意图。
图4示出根据本公开一实施例的基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置的应用场景的示意图。
图5、图6示出根据本公开一实施例的基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置的结构示意图。
图7示出根据本公开一实施例的基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置中压力传感部件的结构示意图。
图8示出根据本公开一实施例的基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置的工作原理示意图。
图9示出根据本公开一实施例的基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置的制造方法的流程图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面,但是除非特别指出,不必按比例绘制附图。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外,为了更好的说明本公开,在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解,没有某些具体细节,本公开同样可以实施。在一些实例中,对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述,以便于凸显本公开的主旨。
图1示出根据本公开一实施例的基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置的结构示意图。如图1所示,该装置包括:
压力传感部件11,包括多层碳黑-无尘纸复合材料层,压力传感部件11在受力时电阻会发生改变。其中,压力传感部件在被压缩时,碳黑-无尘纸复合材料层之间的接触点会增加,使得压力传感部件的阻值变小。
电极12,包括第一电极121和第二电极122,第一电极121与压力传感部件11的一面连接,第二电极122与压力传感部件11的另一面连接。
封装层13,用于将压力传感部件11和电极12封装在一起。
压力检测部件(图中未示出),与电极12连接,对压力传感部件11的电阻进行检查,并根据计算出的阻值变化确定装置的受力方向和/或受力大小。
在本实施例中,压力传感部件中的多层碳黑-无尘纸复合材料层在受力后,各碳黑-无尘纸复合材料层之间的接触面积会增大,进而使得压力传感部件的阻值发生变化。压力传感部件受力越大、各碳黑-无尘纸复合材料层之间的接触面积越大,压力传感部件的阻值越小。压力传感部件中碳黑-无尘纸复合材料层的层数越多,在受力相同的情况下其各碳黑-无尘纸复合材料层间接触面积的变化越大,导致压力传感部件的电阻值变化的越大,使得装置的灵敏度和检测的精度越高。
本公开实施例所提供的基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置,制造工艺简单、成本低廉、灵敏度高、响应速度快、稳定性好、适用范围广。
在一种可能的实现方式中,封装层还可以对压力检测部件进行封装,以使得装置可以为一体结构,便于携带。
在一种可能的实现方式中,碳黑-无尘纸复合材料层包括碳黑以及用于承载碳黑的无尘纸。封装层13的材料可以包括半透膜。装置的长度和宽度可以为0.3cm~2cm,装置的厚度可以为0.1cm~0.3cm。
在该实现方式中,承载碳黑的基体选择无尘纸,极大程度的降低了装置的成本。并且,无尘纸具有多孔的纤维交织的网状结构,因此具有天然的透气性,当装置被生物体使用时不会给生物体的体表带来不适。由于无尘纸具有多孔的纤维交织的网状结构,并且其表面凹凸不平整,通过堆叠多层碳黑-无尘纸复合材料,在其受压缩时可以产生更多的接触点,从而可以提高装置的压力检测的灵敏性。
在该实现方式中,承载碳黑的基体的材料还可以是其他结构上具有多孔、纤维交织的网状等与无尘纸的结构相似的材料,碳黑还可以是其他能够附着在基体上的导电材料,本公开对此不作限制。
在该实现方式中,封装层所用的材料需为具备防水透气性能、具有生物兼容性的半透膜,以保证装置应用于人体等生物体时,不会给生物体带来了不适,不会影响生物体的生活和工作。例如,封装层的材料可以是防水透明医用敷料。
在该实现方式中,电极可以是导电铜箔胶带,并利用导电银胶或者直接贴在压力传感部件上。电极还可以是其他能够导电的银、金等金属材料,本公开对此不作限制。
在本实施例中,由于装置中压力传感部件、电极和封装层均具有柔性,使得装置本身的柔性也很好,更能够和人体等生物体的体表相配合,并且由于装置防水透气,使得装置具有较好的生物兼容性,在贴装于生物体体表后,能够在不影响生物体的运动的情况下,实现受力的检测。
图2示出根据本公开一实施例的基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置的结构分解示意图。在一种可能的实现方式中,如图2所示,封装层13可以包括上封装层131和下封装层132,上封装层131的和下封装层132的一面设置有粘附层30,上封装层131和下封装层132的尺寸大于压力传感部件11和电极12的尺寸。
压力传感部件11、电极12,与上封装层131具有粘附层30的一面、下封装层132具有粘附层30的一面接触,并在粘附层30的作用下与上封装层131和下封装层132固定粘贴在一起。
第一电极121,与上封装层131设置有粘附层30的一面接触,在粘附层30的作用下与上封装层131固定粘贴在一起,并与靠近上封装层131设置有粘附层30的一面的第一碳黑-无尘纸复合材料层111连接。
第二电极122,与下封装层132具有粘附层30的一面接触,在粘附层30的作用下与下封装层132固定粘贴在一起,并与靠近下封装层132设置有粘附层30的一面的第二碳黑-无尘纸复合材料层112连接。
上封装层131设置有粘附层30的一面和下封装层132设置有粘附层30的一面接触,并在粘附性30的作用下固定粘附在一起。
在该实现方式中,压力传感部件中的多层碳黑-无尘纸复合材料层是简单堆叠在一起的,相邻的碳黑-无尘纸复合材料层之间相接触却并未固定连接在一起。
在一种可能的实现方式中,在封装层的表面可以设置粘贴层,用于将装置粘贴在人体等生物体的体表待检测位置,进而可以对待检测位置本身的变化或者外界对待检测位置的力的作用进行检查。或者,也可以通过其他方式降装置固定在待检测位置处,本公开对此不作限制。
在一种可能的实现方式中,压力检测部件可以根据检测需要对检测结果(也即装置的受力大小和/或受力方向)进行分析,以获得所需的生物体参数或者其他数据。举例来说,图3示出根据本公开一实施例的基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置检测结果示意图。待检测位置可以为人体手腕,压力检测部件根据装置的受力大小和方向进行分析,得到并输出人体的脉搏波信号(如图3所示)。图4示出根据本公开一实施例的基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置的应用场景的示意图。如图4所示,还可以将装置固定在人体的手腕上,压力检测部件可以根据压力传感部件的阻值变化,确定出手腕的转动方向和角度。
图5、图6示出根据本公开一实施例的基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置的结构示意图。在一种可能的实现方式中,如图5、图6所示,在一种可能的实现方式中,封装层13包括下封装层132,下封装层132的一面设置有粘附层30,多层碳黑-无尘纸复合材料层分为上复合层11-1和下复合层11-2,上复合层11-1和下复合层11-2分别包括至少一层碳黑-无尘纸复合材料层。为表述清晰,图5、图6中仅以上复合层11-1和下复合层11-2均包含一层碳黑-无尘纸复合材料层为例进行说明。
上复合层11-1中的所有碳黑-无尘纸复合材料层的一端a固定在下封装层132设置有粘附层30的一面,上复合层11-1中的每个碳黑-无尘纸复合材料层的另一端b与下封装层132之间具有对应的角度i,在装置受力时,上复合层11-1中的每个碳黑-无尘纸复合材料层的另一端b基于受力大小和方向发生摆动,改变压力传感部件11的阻值。
下复合层11-2与下封装层132设置有粘附层30的一面接触,并在粘附层30的作用下与下封装层132固定粘贴在一起。
第一电极121的部分和第二电极122的全部,与下封装层132具有粘附层30的一面接触,并在粘附层30的作用下与下封装层132固定粘贴在一起,第一电极121与上复合层11-1连接,第二电极122与下复合层11-2连接。
图7示出根据本公开一实施例的基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置中压力传感部件的结构示意图。如图7所示,上复合层11-1中的多个碳黑-无尘纸复合材料层可以是仿生结构,例如上复合层11-1中的多个碳黑-无尘纸复合材料层可以呈打开状态的书页状。或者上复合层11-1中的多个碳黑-无尘纸复合材料层也可以呈花瓣状。相邻的碳黑-无尘纸复合材料层之间具有对应的角度i,相邻两个碳黑-无尘纸复合材料层之间的角度i可以相同,也可以不同,本公开对此不作限制。本领域技术人员可以根据实际需要对上复合层11-1中的多个碳黑-无尘纸复合材料层的结构进行设置,本公开对此不作限制。
图8示出根据本公开一实施例的基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置的工作原理示意图。如图8所示,装置在不受力状态下,如“(2)”所示,上复合层11-1中的所有碳黑-无尘纸复合材料层保持不动,对应的时间段12s~16s内压力传感部件的阻值无变化。装置在受到向左吹动的风的作用力时,如“(1)”所示,上复合层11-1的b端在风的作用下被吹起,上复合层11-1与下复合层之间的角度变大、上复合层11-1与下复合层之间的接触面积变小,对应的时间段1s~16s内压力传感部件的阻值变大。装置在受到向右吹动的风的作用力时,如“(3)”所示,上复合层11-1的b端在风的作用下被吹倒,上复合层11-1与下复合层之间的角度变小、上复合层11-1与下复合层之间的接触面积变大,对应的时间段16s~28s内压力传感部件的阻值变小。
在一种可能的实现方式中,上复合层11-1中的每个碳黑-无尘纸复合材料层的一端a均与下封装层132设置有粘附层30的一面接触,并在粘附层30的作用下与下封装层132固定粘贴在一起。
在一种可能的实现方式中,如图3、图4所示上复合层11-1中靠近下复合层11-2的碳黑-无尘纸复合材料层的一端a固定粘贴下复合层11-2上。其中,上复合层11-1中所有碳黑-无尘纸复合材料层的一端a固定粘贴在一起。
在一种可能的实现方式中,还可以将上复合层11-1中的每个碳黑-无尘纸复合材料层的中间部分区域固定连接在一起,上复合层11-1中的每个碳黑-无尘纸复合材料层的两端能够自由摆动,以实现对装置所受力的方向、大小的检测。
应当理解的是,本领域技术人员可以根据实际需要对上复合层中的碳黑-无尘纸复合材料层在装置中的固定方式进行设置,本公开对此不作限制。
需要说明的是,尽管以上述实施例作为示例介绍了基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置如上,但本领域技术人员能够理解,本公开应不限于此。事实上,用户完全可根据个人喜好和/或实际应用场景灵活设定各部件,只要符合本公开的技术方案即可。
图9示出根据本公开一实施例的基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置的制造方法的流程图。如图9所示,该方法包括步骤S11至步骤S14。
在步骤S11中,将下封装层平铺放置,并将下封装层设置有粘附层的一面朝上。
在步骤S12中,将已制备的带有第二电极的第二碳黑-无尘纸复合材料层压放至于下封装层上,以使第二电极、第二碳黑-无尘纸复合材料层在粘附层的作用下与下封装层固定粘贴在一起。
在步骤S13中,在第二碳黑-无尘纸复合材料层上依次堆叠至少一层碳黑-无尘纸复合材料层,并最后堆叠带有第一电极的第一碳黑-无尘纸复合材料层。
在本实施例中,可以预先将第二电极与第二碳黑-无尘纸复合材料层、第一电极与第一碳黑-无尘纸复合材料层连接在一起。在第一电极和第二电极为导电铜箔胶带时,可以直接将第一电极和第二电极分别粘贴在第一碳黑-无尘纸复合材料层和第二碳黑-无尘纸复合材料层上。在第一电极和第二电极为其余导电金属材料时,可以利用导电银胶等粘结剂将第一电极和第二电极分别粘贴在第一碳黑-无尘纸复合材料层和第二碳黑-无尘纸复合材料层上。
在本实施例中,在第一碳黑-无尘纸复合材料层上依次堆叠至少一层碳黑-无尘纸复合材料层,可以是将碳黑-无尘纸复合材料层与第一碳黑-无尘纸复合材料层的位置对应准确后,直接将碳黑-无尘纸复合材料层放置在第一碳黑-无尘纸复合材料层上。在第一碳黑-无尘纸复合材料层上依次堆叠的碳黑-无尘纸复合材料层的层数可以是一、三等数量,本公开对此不作限制。压力传感部件中碳黑-无尘纸复合材料层的层数越多,在受力相同的情况下各碳黑-无尘纸复合材料层间接触面积的变化越大,导致压力传感部件的电阻值的变化越大,使得装置的灵敏度和检测的精度越高。
在步骤S14中,将上封装层设置有粘附层的一面靠近下封装层,以在粘附层的作用下,使得上封装层与下封装层、第二碳黑-无尘纸复合材料层固定粘贴在一起,形成基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置。
在本实施例中,若制造的装置并不包括上封装层时,在步骤S13中,需将堆叠在第一碳黑-无尘纸复合材料层上的每个碳黑-无尘纸复合材料层的一端固定在装置上,即可得到不含有上封装层的基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置。其中,每个碳黑-无尘纸复合材料层的一端固定在装置上,可以包括:将每个碳黑-无尘纸复合材料层的一端与第一碳黑-无尘纸复合材料层的一端固定粘贴在一起;或者将每个碳黑-无尘纸复合材料层的一端与下封装层固定粘贴在一起。
在一种可能的实现方式中,该方法还可以包括:将被预设浓度的导电碳黑溶液滴涂过的无尘纸加热烘干,并经多次滴涂、烘干后,得到碳黑-无尘纸复合材料层。
在该实现方式中,导电碳黑溶液所使用的溶剂可以是水、乙醇等能够溶解碳黑、且易于蒸发的液体。同时,为防止碳黑在溶液中发生沉降团聚等情况下的发生,保证碳黑在溶液中能够分散均匀,可以在溶液中添加分散剂,例如,分散剂可以是高分子有机物聚乙烯醇PVA、壳聚糖等,本公开对此不作限制。
在该实现方式中,可以根据实际需要对导电碳黑溶液滴的浓度以及滴涂、烘干的次数进行设置,只要保证所生成的碳黑-无尘纸复合材料层的导电性能满足检测需求即可。例如,需要保证碳黑-无尘纸复合材料层的方块电阻约为35kΩ/sq,则可以将导电碳黑溶液滴的浓度设置1mg/ml,滴涂、烘干的次数可以为10次。
在一种可能的实现方式中,该方法还可以包括:将在预设浓度的导电碳黑溶液中浸泡后的无尘纸加热烘干,并经多次浸泡、烘干后,得到碳黑-无尘纸复合材料层。
在该实现方式中,将无尘纸浸泡在导电碳黑溶液中一段时间后进行烘干,浸泡的时间可以根据导电碳黑溶液的浓度进行调整,本公开对此不作限制。
在一种可能的实现方式中,该方法还可以包括:在覆盖上封装层之前,将压力检测部件粘贴固定在下封装层上,压力检测部件与第一电极和第二电极连接。
在该实现方式中,压力检测部件被封装在装置内部,实现装置结构的一体化。
本公开实施例所提供的基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置的制造方法,制造的工艺流程简单、制造成本低,所制造的基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置成本低廉、灵敏度高、响应速度快、稳定性好、适用范围广。
以上已经描述了本公开的各实施例,上述说明是示例性的,并非穷尽性的,并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下,对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择,旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进,或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置,其特征在于,所述装置包括:
压力传感部件,包括多层碳黑-无尘纸复合材料层,所述压力传感部件在受力时电阻会发生改变;
电极,包括第一电极和第二电极,所述第一电极与所述压力传感部件的一面连接,所述第二电极与所述压力传感部件的另一面连接;
封装层,用于将所述压力传感部件和所述电极封装在一起;
压力检测部件,与所述电极连接,对所述压力传感部件的电阻进行检查,并根据计算出的阻值变化确定所述装置的受力方向和/或受力大小。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述封装层包括上封装层和下封装层,所述上封装层的和所述下封装层的一面设置有粘附层,所述上封装层和所述下封装层的尺寸大于所述压力传感部件和所述电极的尺寸,
所述压力传感部件、所述电极,与所述上封装层具有粘附层的一面、所述下封装层具有粘附层的一面接触,并在所述粘附层的作用下与所述上封装层和所述下封装层固定粘贴在一起,
所述第一电极,与所述上封装层设置有粘附层的一面接触,在所述粘附层的作用下与所述上封装层固定粘贴在一起,并与靠近所述上封装层设置有粘附层的一面的第一碳黑-无尘纸复合材料层连接;
所述第二电极,与所述下封装层具有粘附层的一面接触,在所述粘附层的作用下与所述下封装层固定粘贴在一起,并与靠近所述下封装层设置有粘附层的一面的第二碳黑-无尘纸复合材料层连接;
所述上封装层设置有粘附层的一面和所述下封装层设置有粘附层的一面接触,并在所述粘附性的作用下固定粘附在一起。
3.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述封装层包括下封装层,所述下封装层的一面设置有粘附层,所述多层碳黑-无尘纸复合材料层分为上复合层和下复合层,所述上复合层和所述下复合层分别包括至少一层碳黑-无尘纸复合材料层,
所述上复合层中的所有碳黑-无尘纸复合材料层的一端固定在所述下封装层设置有粘附层的一面,所述上复合层中的每个碳黑-无尘纸复合材料层的另一端与所述下封装层之间具有对应的角度,在所述装置受力时,所述上复合层中的每个碳黑-无尘纸复合材料层的另一端与所述下封装层之间的角度在力的作用下发生改变,使得所述压力传感部件的阻值发生变化;
所述下复合层与所述下封装层设置有粘附层的一面接触,并在所述粘附层的作用下与所述下封装层固定粘贴在一起;
所述第一电极的部分和所述第二电极的全部,与所述下封装层具有粘附层的一面接触,并在所述粘附层的作用下与所述下封装层固定粘贴在一起,所述第一电极与所述上复合层连接,所述第二电极与所述下复合层连接。
4.根据权利要求3所述的装置,其特征在于,所述上复合层中的每个碳黑-无尘纸复合材料层的一端均与所述下封装层设置有粘附层的一面接触,并在所述粘附层的作用下与所述下封装层固定粘贴在一起。
5.根据权利要求3所述的装置,其特征在于,所述上复合层中靠近所述下复合层的碳黑-无尘纸复合材料层的一端与所述下复合层固定粘贴在一起,
其中,所述上复合层中所有碳黑-无尘纸复合材料层的一端固定粘贴在一起。
6.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述碳黑-无尘纸复合材料层包括碳黑以及用于承载碳黑的无尘纸,所述封装层的材料包括半透膜,
所述装置的长度和宽度为0.3cm~2cm,所述装置的厚度为0.1cm~0.3cm。
7.一种基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置的制造方法,其特征在于,用于制造权利要求1至6任一项所述的装置,所述方法包括:
将下封装层平铺放置,并将所述下封装层设置有粘附层的一面朝上;
将已制备的带有第二电极的第二碳黑-无尘纸复合材料层压放至于所述下封装层上,以使所述第二电极、所述第二碳黑-无尘纸复合材料层在所述粘附层的作用下与所述下封装层固定粘贴在一起;
在所述第二碳黑-无尘纸复合材料层上依次堆叠至少一层碳黑-无尘纸复合材料层,并最后堆叠带有第一电极的第一碳黑-无尘纸复合材料层;
将上封装层设置有粘附层的一面靠近所述下封装层,以在粘附层的作用下,使得所述上封装层与所述下封装层、所述第二碳黑-无尘纸复合材料层固定粘贴在一起,形成基于碳黑无尘纸的柔性压力传感装置。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
将被预设浓度的导电碳黑溶液滴涂过的无尘纸加热烘干,并经多次滴涂、烘干后,得到碳黑-无尘纸复合材料层。
9.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
将在预设浓度的导电碳黑溶液中浸泡后的无尘纸加热烘干,并经多次浸泡、烘干后,得到碳黑-无尘纸复合材料层。
10.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
在覆盖所述上封装层之前,将压力检测部件粘贴固定在所述下封装层上,所述压力检测部件与所述第一电极和所述第二电极连接。
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