CN112615086A - 柔性压力传感器和聚合物水凝胶电解质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性压力传感器和聚合物水凝胶电解质。柔性压力传感器包括：阳极层；空气阴极层；柔弹性体电解质层，所述设置于所述空气阴极层、阳极层之间，并构成空气电池结构。聚合物水凝胶电解质包括聚合物水凝胶和分散在所述聚合物水凝胶中的电解质，且所述电解质在所述聚合物水凝胶电解质中的质量百分比含量为5‑30％。本发明所述的柔性压力传感器可以自发电且通过简单结构就实现了压力传感，一种结构兼顾了发电和压力传感功能，使得整体部件大大精简，变得更轻。因此很适合作为可穿戴设备。

Description

柔性压力传感器和聚合物水凝胶电解质

技术领域

本发明属于传感器领域，具体涉及一种柔性压力传感器和聚合物水凝胶电解质。

背景技术

触觉传感技术在电子皮肤、人机界面、健康监测、医学诊断等领域具有巨大的应用潜力，近年来受到广泛关注。触觉传感器以膜、织物、表皮等模态形式具有灵活、轻便、轻薄的特点，可以作为可穿戴设备直接附着在皮肤上进行实时生物力学活动检测。然而，可穿戴触觉传感器的进一步发展仍然面临着严峻的挑战。例如，当前可穿戴技术的一个重大限制是依赖于外部电源驱动传感器和电路。可充电锂离子电池或其他电化学电池是当今无线可穿戴设备的主要动力。但是，这些电池很难无缝集成，同时保持与传感单元相同的灵活性，这将极大地影响可穿戴系统的整体舒适性和便携性。

可穿戴电子设备所需的动力能源挑战促进了自供电传感技术的发展。迄今为止，基于不同的感知机制，人们研究了各种不同工作机制的触觉感知技术，主要有电阻式、电容式、压电式和摩擦电式。其中，电阻式和电容式机制都需要外部电源驱动传感器来检测力诱发器件电阻或电容的变化。然而，基于压电和摩擦电的触觉传感器可以从环境和人类生物力学活动中获取机械能，并将其转化为与压力变化相关的电能。因此，自供电传感器不需要外部电源来驱动自己进行压力检测信号输出，特别是摩擦电子技术的出现，再次掀起了自供电传感器的发展热潮。

据所周知，穿戴式传感系统不仅需要传感器将机械刺激转化为电信号，还需要有电阻、电容、芯片等电路来记录和传输电信号。虽然摩擦电传感器可以为人体生理信号提供相当高的器件灵敏度，但不幸的是，摩擦电传感器以交流电的形式输出的电流偏低，电压较高，导致输出阻抗大，实际输出功率只有微瓦-毫瓦的级别，影响其直接作为电源的适用性。为了能给可穿戴电子设备提供持续的电力，摩擦电纳米发电机产生的电能通常存储在电化学电池中，如锂离子电池或超级电容器。但是，由于时间依赖性和低功耗，这些摩擦电纳米发电机不能作为唯一的动力源可靠和可持续地工作，也不能解决可穿戴设备需要电池的问题。除了压电和摩擦电传感器，其他几种类型的自供电传感系统也已经通过电源和触觉传感器的组合形式出现。但这种组合策略往往结构复杂，很难做到二者无缝衔接，难以大规模生产。

综合国内外报道可以看出，虽然柔性电子传感技术正蓬勃发展，但在无需外接电源的情况下，实现可穿戴传感技术的压力监测仍然是一项挑战，相关科学问题和关键技术亟待突破。

因此发明一种无需外接电源的柔性压力传感器填补技术空白是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种柔性压力传感器，以解决现柔性压力传感器无法兼顾发电和压力传感功能的技术问题。

本发明的另一目的是提供一种聚合物水凝胶电解质，以解决现有的聚合物水凝胶电解质在应用时无法同时兼顾一定的内部流动性和外部刚性和弹性的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明一方面，提供了一种柔性压力传感器。所述柔性压力传感器包括：

阳极层；

空气阴极层；

柔弹性体电解质层，柔弹性体电解质层，所述设置于所述空气阴极层、阳极层之间，并构成空气电池结构。

本发明另一方面，提供了一种聚合物水凝胶电解质。所述聚合物水凝胶电解质包括聚合物水凝胶和分散在所述聚合物水凝胶中的电解质，且所述电解质在所述聚合物水凝胶电解质中的质量百分比含量为5-30％。

与现有技术相比，本发明柔性压力传感器可以自发电且通过其三明治结构就实现了压力传感，一种结构兼顾了发电和压力传感功能，使得整体部件大大精简，变得更轻，而且灵敏度高，很适合作为可穿戴设备。

本发明聚合物水凝胶电解质是直接将电解质分散在聚合物水凝胶中，因此，所述聚合物水凝胶电解质兼顾一定的外部刚性和弹性和内部流动性，同时掺杂了电解质使之具备离子导电功能并且表面具有微阵列结构。从而使得聚合物水凝胶电解质具备在外界作用力作用下发生形变而离子导电性也随之发生变化的特性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例柔性压力传感器的结构示意图；

图2为图1所示柔性压力传感器受到压力变形时的结构示意图；

图3为实施例21中柔性压力传感器测得人体脉搏随时间的电容变化图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。

应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

本申请实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本申请实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本申请实施例说明书公开的范围之内。具体地，本申请实施例说明书中的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。

一方面，本发明实施例还提供了柔性压力传感器。本发明实施例柔性压力传感器的结构如图1和图2所示，其包括空气阴极层1、阳极层3和设置于阴极层1、阳极层3之间的柔弹性体电解质层2，且空气阴极层1、柔弹性体电解质层2和阳极层3构成空气电池结构并兼容压力传感功能。

这样，本发明柔性压力传感器构成了空气电池，其具有自发电特性。而且基于柔弹性体电解质层2的柔弹性特性，当外界作用力作用于空气阴极层1和/或阳极层3时，柔弹性体电解质层2会发生一定的形变，如图2所示，此时柔弹性体电解质层2中所含的正负离子的分布会随着柔弹性体电解质层2的形变而发生一定的变化，从而使得柔弹性体电解质层2的离子导电性也会发生相应的变化，因此，柔性压力传感器输出的电流或电容也会发生变化，该变化的电流或电容数值会通过信号检测单元4捕捉感应；当外界作用力消失后，柔弹性体电解质层2形变恢复原样，此时，柔性压力传感器输出的电流或电容值变化会依然通过信号检测单元4捕捉感应。因此，柔性压力传感器兼顾了发电和压力传感功能，可以通过柔性压力传感器输出的电流或电容值变化侧面感知压力的变化，而且灵敏度高。

实施例中，柔弹性体电解质层2的与阴极层1接触的表面或/和与阳极层2接触的表面上设有微结构21，如图1和图2中所示。增设微结构21，便于柔性压力传感器受到外界作用力时改变柔弹性体电解质层2与阴极层1和阳极层3的接触面积，从而改变器件输出的电流或电容值，提高柔性压力传感器的灵敏性。实施例中，微结构21可以是半球形阵列、锥形阵列、不规则粗糙凸起阵列中的任一种，因此，图1和图2中所示的微结构21仅仅是阵列中的一个单体结构示意图。另外，柔弹性体电解质层2的表面微结构21可以通过包括不锈钢微结构阵列模板倒模、3D打印微结构阵列模板倒模、砂纸模板倒模中的至少一种方式一体形成。

另一实施例中，沿空气阴极层1至阳极层3方向(或沿阳极层3至空气阴极层1方向)，柔弹性体电解质层2的厚度为0.5-2mm。通过优化柔弹性体电解质层2的厚度和对形状的优化，进一步提高柔性压力传感器的灵敏度。

上述柔弹性体电解质层2应该是具有柔弹性体所具有的特性，如柔弹性，也即是在外力作用下发生形变；当外力消失后恢复原形貌特性。实施例中，本发明实施例柔弹性体电解质层2的材料包括聚合物水凝胶电解质，该聚合物水凝胶电解质包括聚合物水凝胶和分散在聚合物水凝胶中的电解质。这样，聚合物水凝胶电解质所含的电解质用于提供正离子和负离子，其分散在聚合物水凝胶中后，使得正负离子能够有效分散在聚合物水凝胶中，从而赋予聚合物水凝胶电解质良好的离子导电性能和电化学性能。在实施例中，电解质在聚合物水凝胶电解质中的质量百分比含量为5-30％，优选为20％。通过控制和调节电解质的浓度，以在聚合物水凝胶电解质中提供适当的正负离子，从而提高聚合物水凝胶电解质的离子导电性能。具体实施例中，电解质可以是常用的能够提供正负离子的电解质，如可以但不仅仅为氯化铵、氯化钾、含锌离子的盐类中的至少一种。

聚合物水凝胶电解质所含的聚合物水凝胶可以是常规聚合物水凝胶。实施例中，聚合物水凝胶由包括如下质量百分比的成分聚合而成：

丙烯酰胺10％-30％；

聚乙二醇二丙烯酸脂0％-20％；

粘性长链高分子0％-20％；

光引发剂0.4％-2％。

水60％-80％。

其中，在聚合物水凝胶中，丙烯酰胺或丙烯酰胺与聚乙二醇二丙烯酸脂一起形成交联网络结构，因此能形成一定的刚性和弹性结构。同时丙烯酰胺和聚乙二醇二丙烯酸脂两个单体都具备氢键，因此具备锁水功能，能锁住水分，最终形成基本的水凝胶性能，保证一定的流动性又有一定的刚性和弹性。在一实施例中，丙烯酰胺的含量为10％-20％。另一实施例中，聚乙二醇二丙烯酸脂的为5％-20％。通过优化两组分的含量，提高两组分的交联网络结构，从而提高聚合物水凝胶的弹性和刚性。

粘性长链高分子可以进一步调节粘性，通过比例调节可以保持想要的粘性来保证凝胶的稳定性、弹性和流动性。一实施例中，所述粘性长链高分子包括聚环氧乙烷、聚乙烯醇、纤维素中的至少一种。另实施例中，粘性长链高分子的含量为2％-10％。这些种类的粘性长链高分子均能增稠增加粘度，且也具备锁水功能，进一步的保证水分不流失，形成稳定的水凝胶，并通过优化其含量，能够进一步优化粘性长链高分子的作用。

光引发剂的功能就是最终在紫外光的照射下引发聚合。所述光引发剂包括2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮中的至少一种。这些光引发剂都是市面上常见的，且由于是在水中引发，因此这些引发剂的活性较高。

因此，上述各实施例聚合物水凝胶采用的互穿网络结构体系设计提供了一定的弹性和刚性，并通过添加长链粘性高分子，调控水凝胶材料的柔弹性能；同时添加的粘性高分子和其余的配方都具备氮氧这种能形成氢键具备锁水功能的原子，因此能将水分牢牢锁住，形成一定的内部流动性。并能够进一步通过对各成分种类的选择和含量的优化，能够优化聚合物水凝胶的该性能和作用。

由于该聚合物水凝胶具有该良好的柔弹性能和具备锁水功能的原子以能将水分牢牢锁住具有一定的内部流动性。这样，当在外界作用力作用下使得聚合物水凝胶电解质，也即是柔弹性体电解质层2发生形变后，其所含的正负离子的分布会随着柔弹性体电解质层2的形变而发生一定的变化，从而使得柔弹性体电解质层2的离子导电性也会发生变成；当外界作用力消失后，柔弹性体电解质层2形变恢复原样，则离子导电性也随之恢复原来导电性。由于柔弹性体电解质层2受到外力作用和变化时，其离子导电性也会随之发生变化，从而使得柔性压力传感器输出的电流或电容值是随着外力作用大小和变化而变化。

实施例中，上文聚合物水凝胶的制备方法。本发明实施例聚合物水凝胶的制备方法包括如下步骤：

S01：称取聚合物水凝胶的各配方原料；

S02：将除称取的光引发剂之外的配方原料进行混料处理，形成水凝胶溶液；

S03：将称取的光引发剂加入水凝胶溶液中并进行混合处理和曝光处理。

这样，本发明实施例聚合物水凝胶制备方法能够有效制备出上文本发明实施例聚合物水凝胶，并赋予聚合物水凝胶具有上述的优异性能。

其中，步骤S01中的聚合物水凝胶为上文本发明实施例聚合物水凝胶，因此，步骤S01中称取聚合物水凝胶的各配方原料为上文实施例聚合物水凝胶所含的配方成分，为了节约篇幅，在此不再赘述。

步骤S02中的混料处理是为了使得将称取的除光引发剂之外的其他配方成分混合均匀，形成均匀的分散体系，因此，只要是能够实现各组分之间均匀混合的所有混料处理方式均在本说明书公开的范围。

步骤S03中的混合处理与步骤S02中的混料处理目的一致，是为了使得光引发剂能够均匀分散在水凝胶溶液中。所述曝光处理是为了引发光引发剂发挥作用，使得水凝胶溶液进行聚合反应处理，生成聚合物水凝胶。

因此，上述聚合物水凝胶的制备方法不仅能够制备出具有良好弹性和刚性的聚合物水凝胶，而且该制备方法工艺条件易控，能够使得制备的聚合物水凝胶该性能稳定，而且效率高，适合工业化生产。

聚合物水凝胶电解质是参照上文聚合物水凝胶制备方法进行制备，如在上文聚合物水凝胶制备方法的步骤S02的基础上，额外添加一定比例如占聚合物水凝胶电解质总质量5-30％的电解质组分，后进行混料处理，再经步骤S03中的混合处理和曝光处理，从而使得电解质原位分散在上文聚合物水凝胶中。因此，本发明实施例聚合物水凝胶电解质由于在上文聚合物水凝胶中添加有电解质，从而具备在外界作用力作用下发生形变而导电性也随之发生变化的特性。那么柔弹性体电解质层2的形成方法可以直接将S03中的混合处理的混合物置于柔弹性体电解质层2的模型中，然后进行曝光聚合反应形成柔弹性体电解质层2。

柔性压力传感器所含的空气阴极层1可以是空气电池常用的空气阴极结构。实施例中，空气阴极层1包括柔性导电基体11，至少在柔性导电基体11的与柔弹性体电解质层2接触的表面上涂设有催化剂层12。其中，催化剂层12应该是空气电池所含的催化剂。具体实施例中，柔性导电基体11可以但不仅仅选用导电布和导电纸。另一实施例中，催化剂层12的所含的催化剂包括二氧化锰、纳米碳材料、银等具有催化性能的金属材料中的至少一种。该催化剂能够有效起到空气催化作用，从而提高柔性压力传感器的电能效率。其中，空气阴极层1可以按照空气电池所含空气阴极常规制备方法制备，如将催化剂配制成浆料在柔性导电基体11表面成膜，形成催化剂层12。

阳极层3可以是空气电池常用的阳极，实施例中，阳极层3为金属膜层。具体实施例中，金属膜层包括锌箔、铝箔、镁箔和/或锌粉、铝粉、镁粉至少一种配制成浆料形成的膜层。该些金属膜层作为阳极具备良好的电学性能，延展性较好，且具备柔性。

进一步实施例中，柔性压力传感器还包括信号检测单元和/或无线信号传输单元，信号检测单元和/或无线信号传输单元与所述阳极层和所述空气阴极层连接。其中，如图1所示，信号检测单元4连接在空气阴极层1和阳极层3之间，用于感应阴极层1和阳极层3输出的电流或电容值变化。无线信号传输单元(图1和图2无显示)连接在空气阴极层1和阳极层3之间，这样，空气阴极层1和阳极层3能够为无线信号传输单元提供电能，从而为无线信号传输单元工作提供电能，实现与外界的信息交换。

因此，本发明实施例柔性压力传感器可以自发电且通过其三明治结构就实现了压力传感，一种结构兼顾了发电和压力传感功能，使得整体部件大大精简，变得更轻，而且灵敏度高，很适合作为可穿戴设备。

另一方面，本发明实施例还提供了一种聚合物水凝胶电解质。所述聚合物水凝胶电解质为上文柔性压力传感器所含的柔弹性体电解质层2中的聚合物水凝胶电解质。因此，聚合物水凝胶电解质如上文所述的具有柔弹性体所具有的特性，如柔弹性，也即是在外力作用下发生形变；当外力消失后恢复原形貌特性。实施例中，本发明实施例聚合物水凝胶电解质的材料包括聚合物水凝胶和分散在聚合物水凝胶中的电解质。这样，聚合物水凝胶电解质所含的电解质用于提供正离子和负离子，其分散在聚合物水凝胶中后，使得正负离子能够有效分散在聚合物水凝胶中，从而赋予聚合物水凝胶电解质良好的导电性能和电化学性能。在实施例中，电解质在聚合物水凝胶电解质中的质量百分比含量为5-30％，优选为20％。通过控制和调节电解质的浓度，以在聚合物水凝胶电解质中提供适当的正负离子，从而提高聚合物水凝胶电解质的导电性能。

具体实施例中，聚合物水凝胶电解质所含的电解质和聚合物水凝胶均如上文所述，为了节约篇幅，在此不再赘述。

以下通过多个实施例来举例说明上述技术方案。

1.聚合物水凝胶、聚合物水凝胶电解质实施例

实施例11

本实施例提供一种聚合物水凝胶电解质。

聚合物水凝胶是由20％的丙烯酰胺、5％的聚乙二醇二丙烯酸脂、2％的聚环氧乙烷、0.5％的2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(1173)光引发剂和水进行曝光处理形成。

聚合物水凝胶电解质是在本实施例聚合物水凝胶中添加氯化铵电解质。其按照如下方法制备：

分别将质量分数20％的丙烯酰胺、5％的聚乙二醇二丙烯酸脂、2％的聚环氧乙烷加入蒸馏水中溶解形成水凝胶溶液，再将20％的氯化铵加入水凝胶溶液中继续搅拌至完全溶解，最后加入0.5％的2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(1173)光引发剂超声10分钟，通过紫外灯曝光2分钟。

实施例12

本实施例提供一种聚合物水凝胶电解质。

聚合物水凝胶是由15％的丙烯酰胺、5％的聚乙二醇二丙烯酸脂、5％的聚乙烯醇、0.4％的2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦光引发剂和水进行曝光处理形成。

聚合物水凝胶电解质是在本实施例聚合物水凝胶中添加氯化铵电解质。其按照如下方法制备：

分别将质量分数15％的丙烯酰胺、5％的聚乙二醇二丙烯酸脂、5％的聚乙烯醇加入蒸馏水中溶解形成水凝胶溶液，再将20％的氯化铵加入水凝胶溶液中继续搅拌至完全溶解，最后加入0.4％的2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦光引发剂超声10分钟，通过紫外灯曝光2分钟。

2.柔性压力传感器实施例

实施例21

本实施例提供一种柔性压力传感器。该柔性压力传感器的结构如图1和图2所示：

阳极层3：0.5mm厚的锌箔；

柔弹性体电解质层2：将实施例11中聚合物水凝胶电解质按照如下方法成型：

分别将质量分数20％的丙烯酰胺、5％的聚乙二醇二丙烯酸脂、2％的聚环氧乙烷加入蒸馏水中溶解形成水凝胶溶液，再将20％的氯化铵加入水凝胶溶液中继续搅拌至完全溶解，最后加入0.5％的2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(1173)光引发剂超声10分钟，配制柔弹性体电解质前驱体水凝胶；将配制好的柔弹性体电解质层前驱体水凝胶倒入具有半球阵列结构的模具(深度1mm)，通过紫外灯曝光2分钟，形成带有半球阵列的柔弹性体电解质层；

空气阴极层1：使用涂布法将二氧化锰/碳浆料涂覆在导电布一侧，干燥后作为空气阴极；

柔性压力传感器的组装：将空气阴极层1、柔弹性体电解质层2和阳极层3直接叠加组装成三明治的空气电池结构，形成主动供电离电式柔性压力传感器。

实施例22

本实施例提供一种柔性压力传感器。该柔性压力传感器的结构如图1和图2所示：

阳极层3：锌粉配制浆料涂覆导电布一侧，干燥后作为阳极；

柔弹性体电解质层2：将实施例12中聚合物水凝胶电解质按照如下方法成型：

分别将质量分数15％的丙烯酰胺、5％的聚乙二醇二丙烯酸脂、5％的聚乙烯醇加入蒸馏水中溶解形成水凝胶溶液，再将20％的氯化铵加入水凝胶溶液中继续搅拌至完全溶解，最后加入0.4％的2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦光引发剂超声10分钟，配制柔弹性体电解质前驱体水凝胶；将配制好的柔弹性体电解质层前驱体水凝胶倒入具有砂纸衬底结构的模具(深度1mm)，通过紫外灯曝光2分钟，形成带有半球阵列的柔弹性体电解质层；

空气阴极层1：使用涂布法将二氧化锰/碳浆料涂覆在导电布一侧，干燥后作为空气阴极；

柔性压力传感器的组装：将空气阴极层1、柔弹性体电解质层2和阳极层3直接叠加组装成三明治的空气电池结构，形成主动供电离电式柔性压力传感器。

3.柔性压力传感器的性能表征

将实施例21至实施例22提供的柔性压力传感器分别作为供电电源，使用万用表测试器件的开路电压约1.0V和短路电流密度约35mA/cm²。

将实施例21至实施例22提供的柔性压力传感器测定人体脉搏，其中，实施例21提供的柔性压力传感器测得人体脉搏结果如图3所示。其他实施例提供的柔性压力传感器测得人体脉搏结果与图3基本近似。因此，由人体脉搏结果可知，本发明实施例柔性压力传感器感应灵敏，而且工作性能稳定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种柔性压力传感器，其特征在于，包括：

阳极层；

空气阴极层；

柔弹性体电解质层，设置于所述空气阴极层、阳极层之间，并构成空气电池结构。

2.如权利要求1所述的柔性压力传感器，其特征在于，还包括信号检测单元和/或无线信号传输单元，所述信号检测单元和/或无线信号传输单元与所述阳极层和所述空气阴极层连接；和/或

所述柔弹性体电解质层的与阴极层接触的表面或/和与阳极层接触的表面上设有微结构；和/或

沿空气阴极层至阳极层方向，所述柔弹性体电解质层的厚度为0.5-2mm。

3.如权利要求2所述的柔性压力传感器，其特征在于，

所述微结构包括半球形阵列、锥形阵列、不规则粗糙凸起阵列中的任一种。

4.如权利要求1-3任一项所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述柔弹性体电解质层的材料包括聚合物水凝胶和分散在所述聚合物水凝胶中的电解质，且所述电解质在所述聚合物水凝胶电解质中的质量百分比含量为5-30％。

5.如权利要求4所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述电解质包括氯化铵、氯化钾、含锌离子的盐类中的至少一种。

6.如权利要求1-3、5任一项所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述空气阴极层包括柔性导电基体，至少在所述柔性导电基体的与所述柔弹性体电解质层接触的表面上涂设有催化剂层；和/或

所述阳极层为金属膜层。

7.如权利要求6所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述催化剂层所含的催化剂包括二氧化锰、纳米碳材料、银或具有催化性能的金属材料中的至少一种；

所述金属膜层包括锌箔、铝箔、镁箔和/或锌粉、铝粉、镁粉至少一种配制成浆料形成的膜层。

8.一种聚合物水凝胶电解质，其特征在于，包括聚合物水凝胶和分散在所述聚合物水凝胶中的电解质，且所述电解质在所述聚合物水凝胶电解质中的质量百分比含量为5-30％。

9.如权利要求8所述的聚合物水凝胶电解质，其特征在于，所述聚合物水凝胶由包括如下质量百分比的成分聚合而成：

丙烯酰胺10％-30％；

聚乙二醇二丙烯酸脂0％-20％；

粘性长链高分子0％-20％；

光引发剂0.4％-2％；

水60％-80％。

10.如权利要求9所述的聚合物水凝胶电解质，其特征在于，所述粘性长链高分子包括聚环氧乙烷、聚乙烯醇、纤维素中的至少一种；和/或

所述光引发剂包括2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮中的至少一种。

Images