CN111855036A - 超宽量程柔性传感器及其制备方法和分布式压力监测系统 - Google Patents

Abstract

本公开提出了超宽量程柔性传感器及其制备方法和分布式压力监测系统，包括：第一柔性硅胶表层、第二柔性硅胶表层和功能夹层，所述功能夹层位于第一柔性硅胶表层和第二柔性硅胶表层之间；所述功能夹层即压阻感应及增强结构层，用于压阻感应和结构增强；所述第一柔性硅胶表层、第二柔性硅胶表层是由柔性基体聚合物构成。所述柔性压力传感器具有超宽量程，有效弹性量程达6兆帕，极限压力监测值达12.5兆帕；所述分布式压力监测系统对密集、多点压力的监测感应密度高；所述制备方法工艺简单，适合大规模批量生产。

Description

超宽量程柔性传感器及其制备方法和分布式压力监测系统

技术领域

本公开属于传感器技术领域，尤其涉及柔性压力传感器及其制备方法、分布式压力监测系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

压力传感器用于测量接触面之间的表面作用力，被广泛用于各种工业实践。近年来，随着新材料和传感技术的研究与发展，具有高柔韧性的压力传感器已成为一个开发热点并可广泛用于可穿戴电子产品、智能服装、电子皮肤、工业机器人、人体健康监测等邻域。简单来讲，柔性压力传感器由导电的压敏材料和柔性基底材料组成，利用其复合结构的电学性质对压力的依赖性实现对外界压力的检测。为了优化传感器性能，常常采用如激光蚀刻、溅射镀膜、硅模刻蚀、3D打印等技术对传感器组成材料和结构进行必要的微纳处理。基于传感机理，柔性压力传感器包括压阻式、压电式、电容式柔性压力传感器。相较的，压阻式传感器对压力响应直接，结构组成简单，数据处理简单，得到了广泛的研究与应用。

通常的，柔性压力传感器的性能由其压力监测量程、敏感度、线性度、重复性等参数衡量。尤为关键的，传感器的压力监测量程决定了其的适用范围和应用场景。目前，文献中公布的和市面上销售的柔性压力传感器的有效量程都在数十或数百千帕以内，尚未发现监测量程在兆帕级别的柔性压力传感器。另外，现有柔性压力传感器的制备工艺复杂、成本高、可扩展度低。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本公开提供了一种柔性压力传感器及其制备方法；所述柔性压力传感器具有超宽量程，有效弹性量程达6兆帕，极限压力监测值达12.5兆帕；所述制备方法工艺简单，适合大规模批量生产；其次，本专利公开了一种分布式压力监测系统及方法；利用可扩展的柔性压力传感器构建一个大面积压力监测网，极大地提高了压力感应密度。

为实现上述目的，本公开的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

第一方面，公开了超宽量程柔性传感器，为一种具有三明治夹层结构的柔性压力传感器；其中，所述三明治夹层结构具有压阻感应和结构增强功能；具体的，包括：

第一柔性硅胶表层、第二柔性硅胶表层和功能夹层，所述功能夹层位于第一柔性硅胶表层和第二柔性硅胶表层之间；

所述功能夹层即压阻感应及增强结构层，用于压阻感应和结构增强；所述第一柔性硅胶表层、第二柔性硅胶表层是由柔性基体聚合物构成。

进一步的技术方案，所述功能夹层被配置为通过将碳纳米管的水性浆料用浸渍涂布的方式涂抹在无纺纤维布通网上形成分布广泛的碳纳管涂层。

进一步的技术方案，

其中，所述功能夹层的压阻感应功能是利用导电且具有微纳结构的碳纳米管网络实现的；具体的，通过将碳纳米管的水性浆料用浸渍涂布的方式涂抹在无纺纤维布通网上形成分布广泛的碳纳管涂层，(即构成碳纳米管改性无纺布)；同时，结合无纺纤维布通网的多尺度三维纤维网状结构，增加了此功能夹层在压力作用下的饱和接触面积，提升了功能夹层的压阻敏感性和响应范围；其中，所使用的无纺纤维布由芳纶短纤维构成，其空隙率大于90％，面重为25-50g/m²；其次，所述碳纳米管改性无纺布表面上设定有一个或多个分布式电极对，用于适配不同的压力监测范围与方式；

所述功能夹层的结构增强功能是基于无纺布的纤维网结构实现的；具体的，在压力作用下，亚毫米级的纤维与纤维间的桥接作用提供了平面方向(也就是垂直于压力作用方向)的加固效应，提升了传感器的压缩性能和压力承载极限。

进一步的技术方案，所述柔性压力传感器整体厚度在0.8～1.2毫米。

进一步的技术方案，所述柔性压力传感器的大小及形状可以自由调整变化以适应被监测对象的结构特征，提升整体结构的协调性。

第二方面，本专利公开了一种柔性压力传感器的制作方法，具体制备方法包括以下步骤：

(1)纤维通网的制备：将芳纶短纤维无纺布剪裁所需尺寸，作为复合夹心层的纤维通网；

(2)碳纳米管浆料的制备：首先将碳纳米管粉末、表面活性剂、去离子水初步混合，其中碳纳米管粉末与表面活性剂与去离子水的重量配比为：0.5～10：0.5～5：99～85；再将初步混合料在1500～2500rpm转速下，离心混合2～5分钟；最后将离心混合料超声波分散处理15～25分钟，获得均匀的导电水性浆料；

(3)压阻感应夹层的制备：首先将步骤(1)的纤维通网材料充分浸润于步骤(2)的碳纳米管浆料中；浸渍涂布上浆10～15分钟；取出湿润的纤维材料并立即加热干燥脱水，获得具有导电碳纳米管涂层的无纺纤维布压阻感应夹层；

(4)电极对的设置：在步骤(3)所得的纤维感应层表面布置一个或者多个电极对用于检测感应层在单一方向或者多个方向的电阻变化；所述电极对由两个相隔一定距离的电极组成，且电极间的最短直线方向为电阻采集方向；具体的，根据预计监测压力的空间范围，在感应层的相应位置喷涂导电银浆，加热干燥后形成电极；所述单一导电银浆区域(即电极尺寸)的宽度介于2～5毫米，长度在感应层的最大边长以内；

(5)柔性基体材料的制备：将柔性基体聚合物与一定比例的交联剂在常温下充分混合，并进行真空脱气；

(6)柔性压力传感器的制备：首先将步骤(4)的纤维感应层充分浸润在步骤(5)的柔性聚合物中；准备一个双边模具，其工作面平整且能完全包覆纤维感应层；将浸润了柔性聚合物的纤维感应层平铺于双边模具的一侧工作面，平涂适量的柔性聚合物并在正上方叠放另一边模具；设置合适的双边模具厚度(0.8～1.2毫米)并固定；接着进行真空脱气和真空浸渍模塑过程；待柔性聚合物固化后，脱去双边模具，得到具有复合夹心结构的柔性感应片；在感应片的电极位置连接导线并封装，得到柔性压力传感器。

所述步骤(2)中表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、聚乙烯亚胺、三硅氧烷、十六烷基三甲基溴化铵、四丁基溴化铵、吐温等表面活性剂中的至少一种；

所述步骤(3)中纤维感应层的形状可以是正方形、长方形、圆形、椭圆形等任意几何形状的一种或多种组合，其尺寸也可以任意变化；

所述步骤(5)中柔性基体聚合物为有机铂金硅橡胶、聚二甲基硅氧烷、聚三甲基碳酸酯、聚丙烯酰胺、聚酰亚胺、热塑性聚氨酯弹性体中的一种；

作为本发明的进一步改进，所述步骤(2)中导电水性浆料由碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、石墨、纳米银线等纳米导电材料的一种或多种组成。

作为本发明的进一步改进，所述步骤(4)中单一电极对可以布设在感应层的边界上，形成单一、广泛的压力感应区域；另外，由多个电极对组成的阵列可以布设在一个大面积的感应层上，形成一个广泛的分布式压力感应区域；其中，电极对阵列的形式可以是一行、一列、或者行列组合；电极对与电极对之间、电极对与电极之间、电极与电极之间可以串联、并联、或者串并联组合。

第三方面，本专利公开了一种分布式压力监测系统。

所述分布式压力监测系统，包括至少一个柔性压力传感器，且此传感器上有至少一个用于采集电阻信号的电极对；所述柔性压力传感器被布设在待检测位置，形成压力监测点；或者，通过连接多个传感器，形成压力监测网，用于全面覆盖被监测对象；

所述柔性压力传感器连接至中央处理器；具体的，所述中央处理器包括电阻信号采集装置和信号处理模块；其中，电阻信号采集装置与传感器上的电极对相连，为传感器提供3-5伏的驱动电压，并实时监测传感器的电阻信号；同时，信号处理模块将采集的电阻值换算成传感器的电阻率变化，并根据传感器的压敏系数(即压力-电阻率变化关系)，将传感器的电阻输出信号转算成压力值，从而实现对外界压力的实时监测。

所述分布式压力监测方法，具体包括以下步骤：

(a)根据被监测对象的位置和结构特征，划分压力监测区域；

(b)布设柔性压力传感器在待监测区域，形成压力监测点或者监测网，进行单点或者多点的压力监测；

(c)连接分布的压力传感器至电阻信号采集装置；

(d)实时监测压力传感器的电阻变化，并上报转算的压力值；

(e)实时对比采集的电阻率变化值是否大于传感器的弹性阈值，若是，则定位特征信息采集线路及位置，显示压力过载值和过载区域。

根据本公开的另一方面，提供了一种可穿戴监测装备，所述可穿戴监测装备包含本公开提到的柔性压力传感器、或者本公开提到的分布式压力监测系统及方法、或其组合；基于本公开提到的柔性压力传感器的超宽压力监测量程，所述可穿戴监测装备可以满足对人体肢体及相应关节在正常活动和剧烈运动状态下的全域压力监测。

与现有技术相比，本公开有以下有益效果：

本公开提供的柔性压力传感器具有一种三明治夹心复合结构，由硅胶柔性聚合物基体材料和基于碳纳米管改性的压阻感应及增强结构层组成。利用碳纳米涂层的微纳结构和无纺纤维通网的多尺度三维纤维网络建立了优良的压阻敏感性。同时，有效的利用纤维通网在平面方向的加固效应，使传感器的弹性监测量程达6兆帕，极限压力监测值达12.5兆帕，并且具有优异的机械性能和稳定性。

本公开提供的柔性压力传感器整体厚度为0.8～1.2毫米，最小曲率半径低至0.5毫米，其尺寸及形状可以被自由扩展且防水无害，可以直接贴附于人体皮肤表面或集成在护具上。本公开涉及的柔性压力传感器制备过程主要采用常温真空成型工艺，无化学衍生物，环保节能，其制备工艺简单、成本低、适用性高，应用前景广阔。

另外，本公开柔性压力传感器在应用时，可采用分布式压力监测方式，提高压力传感器的感知密度。

本发明附加方面的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

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为本专利涉及的柔性压力传感器的结构示意图；

图2为本专利涉及的柔性复合结构夹心层内的芳纶纤维无纺通网材料；

图3为本专利涉及的柔性复合结构的平面光学显微图；

图4为本专利涉及的柔性压力传感器的机械压缩性能曲线；

图5为本专利涉及的柔性压力传感器的压力响应曲线；

图6为本专利涉及的柔性压力传感器的压阻性能；

图7为本专利涉及的柔性压力传感器在循环压力作用下的响应曲线；

图8为本专利涉及的柔性压力传感器作为单一感应节点的不同形制和监测形式；

图9为本专利涉及的柔性压力传感器的制备工艺和分布式压力监测流程图；

图中，11-柔性硅胶上表层；12-压阻感应及增强结构层；

13-柔性硅胶下表层；14-右电极点；15-左电极点；

16-导线；17-电阻信号采集装置；

图中R表示柔性压力传感器的电阻；R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9表示大面积柔性压力传感器内不同监测区域的电阻。

具体实施方式

为更加清楚明白地表现本公开的目的、技术方案和优点，结合以下具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。

在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“垂直”、“水平”、“侧”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，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。

本公开中，术语如“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是电连接，可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例子一：

如图1所示，本实施例一公开了一种柔性压力传感器，具有一种多功能三明治复合夹层结构；其中，所述多功能夹层具有压阻感应和结构增强功能。

参照图1所示，本公开的柔性压力传感器包括：柔性硅胶上表层11、柔性硅胶下表层13和压阻感应及增强结构层，所述压阻感应及增强结构层12位于柔性硅胶上表层11和柔性硅胶下表层13之间。

下面对本实施例的柔性压力传感器的各个部分进行详细介绍。

本实施例中，压阻感应及增强结构层12的压阻感应功能是利用导电且具有微纳结构的碳纳米管网络实现的；具体的，通过将碳纳米管的水性浆料用浸渍涂布的方式涂抹在无纺纤维布通网上形成分布广泛的碳纳管涂层，(即构成碳纳米管改性无纺布)；同时，结合无纺纤维布通网的多尺度三维纤维网状结构，增加了此功能夹层在压力作用下的饱和接触面积，提升了功能夹层的压阻敏感性和响应范围。

优选的，所使用的无纺纤维布由芳纶短纤维构成(如图2所示)，其空隙率大于90％，面重为25-50g/m²；其次，所述碳纳米管改性无纺布表面上设定有一个或多个分布式电极对包括右电极点14、左电极点15，用于适配不同的压力监测范围与方式，分布式电极对分别与导线相连，连接至电阻信号采集装置。

本实施例中，压阻感应及增强结构层12的结构增强功能是基于无纺布的纤维网结构实现的；在压力作用下，如图3所示，亚毫米级的纤维与纤维间的桥接作用提供了平面方向(也就是垂直于压力作用方向)的加固效应，提升了传感器的压缩性能和压力承载极限。

图4展示了本实施例柔性压力传感器在正压力作用下的机械压缩性能曲线，压缩速度为0.4毫米/分钟。由图4可知，本实施例的柔性压力传感器的弹性压缩形变率为20％，弹性承载压力为6兆帕，极限压缩形变率为92％，极限承载压力为12.5兆帕。

相应地，图5展示了本实施例柔性压力传感器在正压力作用下的电阻率响应曲线。测试该曲线时，在传感器上施加了5伏的驱动电压。由图5可知，随着压力的增加(图中虚线)，该传感器的电阻率持续增加(图中实线)且响应灵敏，两者成正比关系。具体的，该柔性压力传感器的弹性量程为6兆帕，弹性电阻率变化在8％以内，极限量程达到12.5兆帕，其电阻率响应极限为6000％。

相应地，图6展示了本实施例柔性压力传感器在其弹性量程内的压力-电阻率变化特性曲线，也就是本实施例柔性压力传感器的压敏特性，表现出优异的压阻响应性能。

另外，图7展示了本实施例柔性压力传感器在周期性循环压力(图中虚线)作用下的电阻率变化曲线(图中实线)。压力加载速度为500N/秒，传感器的驱动电压为5伏。由图7可知，柔性压力传感器对循环压力响应积极，其电阻率变化对压力的跟随性优异，表现了良好的工作稳定性。

本实施例中，柔性压力传感器的第一与第二柔性硅胶表层是由柔性基体聚合物构成。

本实施例中，柔性压力传感器整体厚度在0.8～1.2毫米。

本实施例中，如图8所示，柔性压力传感器的大小及形状可以自由调整变化以适应被监测对象的结构特征，提升整体结构的协调性；具体的，柔性压力传感器可以是正方形(如图8a)、长方形(如图8b)、圆形(如图8c)、椭圆形(如图8d)等；其中，如图8a，b，c，d所示的柔性压力传感器上布设有单一电极对，用于采集其电阻信号，并且此电极对被布设在感应层的边界上，形成单一、广泛的压力感应区域；

优选的，如图8e，f所示，一个大面积柔性压力传感器可以包含由多个电极对组成的电极阵列，用于分区域、分布式采集电阻信号，形成一个广泛的分布式压力感应区域，实现对多点、密集型压力的监测；

优选的，电极对阵列的形式可以是一行、一列、或者行列组合；电极对与电极对之间、电极对与电极之间、电极与电极之间可以串联、并联、或者串并联组合。

实施例子二：

参见图9所示，本实施例二公开了一种柔性压力传感器的制作方法，具体制备方法包括以下步骤：

(1)选择适合的短纤维无纺布材料；根据待监测对象的外形及结构特征将选定的无纺布裁剪成适合的形状和大小，作为本实施例柔性压力传感器的复合夹心层的纤维通网；

优选的，采用空隙率大于90％，面重为25-50g/m²的芳纶短纤维无纺布。

(2)制备导电水性浆料：首先将导电纳米材料、表面活性剂、去离子水按照重量配比0.5～10：0.5～5：99～85初步混合；在室温下，再将初步混合料在1500～2500rpm转速下，离心混合2～5分钟；最后，在室温下，将离心混合料超声波分散处理15～25分钟；

优选的，使用的导电纳米材料可以是碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、石墨、纳米银线等材料的一种或多种组成；

优选的，使用的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、聚乙烯亚胺、三硅氧烷、十六烷基三甲基溴化铵、四丁基溴化铵、吐温等表面活性剂中的至少一种。

(3)制备压阻感应夹层：首先将本实施例步骤(1)的纤维通网材料充分浸润于本实施例步骤(2)的碳纳米管浆料；在室温下，浸渍涂布上浆10～15分钟；然后取出湿润的纤维材料，平放置对流恒温烤箱的工作台面上，加热至120摄氏度干燥脱水30分钟。

(4)布置电极对：在本实施例步骤(3)所制备的纤维感应层表面布置一个或者多个电极对；电极对由两个相隔一定距离的电极组成，且电极间的最短直线方向为电阻采集方向；具体的，在感应层的相应位置喷涂导电银浆，加热至60摄氏度干燥20分钟后形成电极；

优选的，单一导电银浆区域(即电极尺寸)的宽度介于2～5毫米，长度在本实施例步骤(3)感应层的最大边长以内；

电极对的位置和数量决定于待监测对象的特征和范围：优选的，在单点压力监测情况下，布设一个电极对在感应层的表面；在多点、多区域的压力监测情况下，根据待测压力区域的数量和位置，布设相应数量的电极对在感应层的表面。

(5)制备柔性基体材料：将柔性基体聚合物与一定比例的交联剂在室温下充分混合，并在室温下进行真空脱气；

优选的，采用有机铂金催化硅橡胶，在室温下，以重量比1a：1b充分混合；

优选的，本实施例柔性基体聚合物也可采用聚二甲基硅氧烷、聚三甲基碳酸酯、聚丙烯酰胺、聚酰亚胺、热塑性聚氨酯弹性体中的一种。

(6)制备柔性压力传感器：首先将本实施例步骤(4)的纤维感应层充分浸润在本实施例步骤(5)的柔性聚合物中；准备一个金属双边模具，其工作面平整且能完全包覆纤维感应层；将浸润了柔性聚合物的纤维感应层平铺于双边模具的一侧工作面，平涂约2～3毫米厚的柔性聚合物，静置10分钟，然后在正上方叠放另一边模具；设置合适的双边模具厚度(0.8～1.2毫米)并固定；在室温下，进行真空脱气和真空浸渍模塑过程；整个过程在一个标准大气压下，持续2小时；停止真空过程，静置模具，待柔性聚合物固化；24小时后，脱去双边模具；分离出复合夹心结构的柔性感应片；在感应片的电极位置连接导线并封装，得到柔性压力传感器；

实施例子三：

本实施例公开了一种分布式压力监测系统及方法；

本实施例的分布式压力监测系统，包括至少一个柔性压力传感器，且此传感器上有至少一个用于采集电阻信号的电极对；所述柔性压力传感器被布设在待监测位置，形成压力监测点；或者，通过连接多个传感器，形成压力监测网，用于全面覆盖被监测对象；

本实施例的柔性压力传感器连接至中央处理器；具体的，中央处理器包括电阻信号采集装置和信号处理模块；其中，电阻信号采集装置与传感器上的电极对相连，为传感器提供3-5伏的驱动电压，并实时监测传感器的电阻信号；同时，信号处理模块将采集的电阻值换算成传感器的电阻率变化，并根据传感器的压敏系数(即压力-电阻率变化关系，如图6所示)，将传感器的电阻输出信号转算成压力值，从而实现对外界压力的实时监测。

参见图9所示，本实施例的分布式压力监测方法，具体包括以下步骤：

(a)根据被监测对象的位置和结构特征，划分压力监测区域；

(b)布设柔性压力传感器在待监测区域，形成压力监测点或者监测网，进行单点或者多点的压力监测；

(c)连接分布的压力传感器至电阻信号采集装置；

(d)实时监测压力传感器的电阻变化，并上报转算的压力值；

(e)实时对比采集的电阻率变化值是否大于传感器的弹性阈值，若是，则定位特征信息采集线路及位置，显示压力过载值和过载区域。

实施例子四：

本实施例子四公开了一种用于肢体活动监测的可穿戴监测装备：

本实施例的可穿戴监测装备包含实施例子一、二的柔性压力传感器、或实施例子三的分布式压力监测系统及方法、或其组合；基于本公开的柔性压力传感器的超宽压力监测量程，所述可穿戴监测装备可以满足对人体肢体及相应关节在正常活动和剧烈运动状态下的全域压力监测；

优选的，单一或者多个柔性压力传感器可以集成在衣物或肢体护具上，包括：背心、袜子、护膝、护肘、护腰、鞋垫等，组成本实施例的可穿戴监测设备的感知层；可穿戴监测装备所集成的可移动小型数据采集装置与柔性压力传感器相连并实时采集压力监测数据；数据采集装置由充电电池驱动并通过无线数据传输模块与客户端联系并发送监测数据和接受工作指令。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.超宽量程柔性传感器，其特征是，包括：

第一柔性硅胶表层、第二柔性硅胶表层和功能夹层，所述功能夹层位于第一柔性硅胶表层和第二柔性硅胶表层之间；

所述功能夹层即压阻感应及增强结构层，用于压阻感应和结构增强；所述第一柔性硅胶表层、第二柔性硅胶表层是由柔性基体聚合物构成。

2.如权利要求1所述的超宽量程柔性传感器，其特征是，所述功能夹层被配置为通过将含有碳纳米管的水性浆料用浸渍涂布的方式涂抹在具有高孔隙率的无纺纤维布通网上形成碳纳米管改性的功能无纺布；

优选的，所述功能无纺布纤维表面导电且具有微纳结构的碳纳米管涂层网络，用于进行压阻感应；

优选的，所述功能无纺布通网的多尺度三维纤维网状结构，用于增加在压力作用下的饱和接触面积；

优选的，所述功能无纺布纤维网结构在压力作用下，亚毫米级的纤维与纤维间的桥接作用提供夹层平面方向的加固效应。

3.权利要求1-2任一所述的超宽量程柔性传感器的制作方法，其特征是，包括：

步骤(1)：纤维通网的制备：将芳纶短纤维无纺布剪裁所需尺寸，作为复合夹心层的纤维通网；

步骤(2)碳纳米管浆料的制备：首先将碳纳米管粉末、表面活性剂、去离子水初步混合，再将初步混合料离心混合；最后将离心混合料超声波分散处理，获得均匀的导电水性浆料；

步骤(3)压阻感应夹层的制备：首先将步骤(1)的纤维通网材料充分浸润于步骤(2)的碳纳米管浆料中；浸渍涂布上浆；取出湿润的纤维材料并加热干燥脱水，获得具有导电碳纳米管涂层的无纺纤维布压阻感应夹层；

步骤(4)电极对的设置：在步骤(3)所得的纤维感应层表面布置一个或者多个电极对用于检测感应层在单一方向或者多个方向的电阻变化；

步骤(5)柔性基体材料的制备：将柔性基体聚合物与一定比例的交联剂在常温下充分混合，并进行真空脱气；

步骤(6)柔性压力传感器的制备：首先将步骤(4)的纤维感应层充分浸润在步骤(5)的柔性聚合物中，利用真空模塑工艺得到柔性压力传感器。

4.如权利要求3所述的超宽量程柔性传感器的制作方法，其特征是，

所述步骤(4)中，所述电极对由两个相隔一定距离的电极组成，且电极间的最短直线方向为电阻采集方向；具体的，根据预计监测压力的空间范围，在感应层的相应位置喷涂导电银浆，加热干燥后形成电极；

优选的，单一导电银浆区域即电极尺寸的宽度介于2～5毫米，长度在感应层的最大边长以内。

5.如权利要求3所述的超宽量程柔性传感器的制作方法，其特征是，将步骤(4)的纤维感应层充分浸润在步骤(5)的柔性聚合物中，具体为：

准备一个双边模具，其工作面平整且能完全包覆纤维感应层；

将浸润了柔性聚合物的纤维感应层平铺于双边模具的一侧工作面，平涂适量的柔性聚合物并在正上方叠放另一边模具；

设置合适的双边模具厚度并固定；

接着进行真空脱气和真空浸渍模塑过程；

待柔性聚合物固化后，脱去双边模具，得到具有复合夹心结构的柔性感应片；

在感应片的电极位置连接导线并封装，得到柔性压力传感器。

6.如权利要求3所述的超宽量程柔性传感器的制作方法，其特征是，所述步骤(2)中表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、聚乙烯亚胺、三硅氧烷、十六烷基三甲基溴化铵、四丁基溴化铵、吐温表面活性剂中的至少一种；

优选的，所述步骤(3)中纤维感应层的形状是正方形、长方形、圆形、椭圆形任意几何形状的一种或多种组合；

优选的，所述步骤(5)中柔性基体聚合物为有机铂金硅橡胶、聚二甲基硅氧烷、聚三甲基碳酸酯、聚丙烯酰胺、聚酰亚胺、热塑性聚氨酯弹性体中的一种；

优选的，所述步骤(2)中导电水性浆料由碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、石墨、纳米银线等纳米导电材料的一种或多种组成。

7.如权利要求3所述的超宽量程柔性传感器的制作方法，其特征是，所述步骤(4)中单一电极对布设在感应层的边界上，形成单一、广泛的压力感应区域；或

由多个电极对组成的阵列布设在一个大面积的感应层上，形成一个广泛的分布式压力感应区域。

8.一种分布式压力监测系统，其特征是，包括至少一个权利要求1-2任一所述的超宽量程柔性传感器，且此传感器上有至少一个用于采集电阻信号的电极对；所述柔性压力传感器被布设在待检测位置，形成压力监测点；或者，通过连接多个超宽量程柔性传感器，形成压力监测网，用于全面覆盖被监测对象；

所述柔性压力传感器连接至中央处理器；所述中央处理器包括电阻信号采集装置和信号处理模块；其中，电阻信号采集装置与传感器上的电极对相连，为传感器提供驱动电压，并实时监测传感器的电阻信号；同时，信号处理模块将采集的电阻值换算成传感器的电阻率变化，并根据传感器的压敏系数，将传感器的电阻输出信号转算成压力值，从而实现对外界压力的实时监测。

9.基于权利要求8所述的一种分布式压力监测系统的监测方法，其特征是，具体包括以下步骤：

根据被监测对象的位置和结构特征，划分压力监测区域；

布设柔性压力传感器在待监测区域，形成压力监测点或者监测网，进行单点或者多点的压力监测；

连接分布的压力传感器至电阻信号采集装置；

实时监测压力传感器的电阻变化，并上报转算的压力值；

实时对比采集的电阻率变化值是否大于传感器的弹性阈值，若是，则定位特征信息采集线路及位置，显示压力过载值和过载区域。

10.一种可穿戴监测装备，其特征是，所述可穿戴监测装备包括权利要求7所述分布式压力监测系统，用于对人体肢体及相应关节在正常活动和剧烈运动状态下的全域压力监测。

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