CN115931187B - 一种高灵敏度柔性压力传感器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种高灵敏度柔性压力传感器及其制备方法。高灵敏度柔性压力传感器包括下基底层、电极层、粘合层、敏感层和上基底层，所述电极层设置于下基底层的上表面，所述敏感层设置于上基底层的下表面；所述粘合层设置于电极层和敏感层之间以及电极层的两端和敏感层的两端，所述电极层和敏感层分别采用第一导电织布和第二导电织布制成。相比于普通的薄膜压力传感器，本发明能够得到具有高灵敏度的薄膜柔性压力传感器，传感器低至10Pa的力下即可触发；相比于现有的制备高灵敏度的薄膜压力传感器，本发明的柔性压力传感器的结构简单，其制备方法工艺简单、成本较低，利于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种高灵敏度柔性压力传感器及其制备方法。
背景技术
随着科技的不断发展，万物智能化的趋势势不可挡。触觉是人类主动感知和响应外部世界及其他个体最直接、关键的感官渠道，近年已成为交互设计、万物智能化的热点主题。在检测产品使用过程中的触觉压力信号时，通常使用的压力传感器包括：硅传感器、MEMS、电阻应变片、压电薄膜、电阻压力传感器膜等不同类型。其中，硅传感器、MEMS传感器为刚性结构，存在着难以适应曲面、成本高等问题。而应变片、压电薄膜等传感器则存在结构复杂、采集电路成本高、无法采集静态信号等问题。柔性压力传感器具有轻薄柔、便携、集成度高、设计性强、采集电路简单等特点，能够贴附在人体皮肤或复杂曲面上实现响应，是最适合运用于触控交互、智能玩具等产品的一类压力传感器。
然而，现有的薄膜压力传感器灵敏度较低，往往需要较大力才能触发，因而极大地影响了用户体验。常见的制备高灵敏的柔性压力传感器的方案主要包括微结构型(如CN202010929587.X，CN202010417381.9)、多孔结构型(如CN202010832465.9，CN201910786420.X)、凝胶型结构(如CN202011423499.9)。这些类型的传感器往往制备工艺复杂，敏感材料多使用碳纳米管、石墨烯、银纳米线等材料，电极材料则采用银浆丝网印刷，FPC等工艺，因而导致其成本普遍较高。对于作为C端消费品的使用场景而言，其对于传感器的价格是非常敏感的。因此发展一种原料廉价、制备方法简单，且灵敏度极高的传感器，对于拓展柔性传感器的应用场景是非常重要的。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于针对现有压力传感器灵敏度较低，往往需要较大力才能触发的问题，提出了一种具有高灵敏度的柔性压力传感器。
本发明的另一目的在于提供一种高灵敏度柔性压力传感器的制备方法，其制备方法工艺简单，生产成本低，利于工业化生产，制备得到的柔性压力传感器灵敏度高，可应用于智能触控产品。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种高灵敏度柔性压力传感器，包括下基底层、电极层、粘合层、敏感层和上基底层，所述电极层设置于下基底层的上表面，所述敏感层设置于上基底层的下表面；所述粘合层设置于电极层和敏感层之间以及电极层的两端和敏感层的两端，所述电极层和敏感层分别采用第一导电织布和第二导电织布制成。所述电极层的两端和上表面以及敏感层的两端和下表面均与粘合层贴合。
本发明通过由下至上依次设置下基底层、电极层、粘合层、敏感层和上基底层，并采用导电织布制备电极层和敏感层，且采用粘合层将电极层和敏感层粘合并进行传感器的整体封装，制得一种高灵敏度薄膜柔性压力传感器，传感器低至10Pa的压力下即可触发，其结构简单，可应用于智能触控产品，实用性强。
进一步的，所述第一导电织布和第二导电织布均为镀铜镍导电布、镀金导电布、镀炭导电布或铝箔纤维复合布中的至少一种。
进一步的，所述第一导电织布和第二导电织布均为镀铜镍导电布，所述镀铜镍导电布包括由内至外依次设置的织布基材层、第一镍层、铜层和第二镍层。
更进一步的，所述织布基材层的纹路为平纹或网纹。
进一步的，所述第一导电织布和第二导电织布的厚度为0.05-0.3mm。
进一步的，所述织布基材层采用聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯腈纤维或聚氨酯纤维中的至少一种编织而成。
进一步的，所述织布基材层采用聚酯纤维编织而成，所述聚酯纤维的纤度为30-200D，每根长纤维中含有10-50根单丝。
进一步的，所述电极层的电阻为1-100欧姆/方。
进一步的，所述敏感层中的铜层的电阻为100-1000欧姆/方，所述敏感层中的第二镍层的电阻为1000-1000000欧姆/方。
进一步的，所述下基底层和上基底层均为PET、PC、PC、PP、PMMA、PI、PU或硅胶膜层中的至少一种。所述下基底层和上基底层的厚度为0.05-0.3mm。本发明通过采用下基底层和上基底层，可分别起到支撑电极层与敏感层的作用。
进一步的，所述下基底层通过双面胶层与电极层连接，上基底层通过双面胶层与敏感层连接。所述双面胶层的厚度为0.025-0.05mm。更进一步的，所述双面胶层采用丙烯酸酯型双面胶层。
进一步的，所述粘合层采用双面胶或者由液态胶水或热熔胶制成。所述双面胶主要以压敏胶为主，需要保证对织布基材层有良好的粘合力。液态胶水为以硅胶为主要成分的慢干胶，固化后为弹性体。热熔胶为EVA、TPU或PO等热熔胶膜。
进一步的，所述粘合层的厚度为0.03-0.1mm。
本发明的另一目的通过下述技术方案实现：上述高灵敏度柔性压力传感器的制备方法，包括如下步骤：
(1)取下基底层材料，对下基底层进行等离子体处理，然后将双面胶层贴附于下基底层的上表面，再将第一导电织布贴附于双面胶层；然后对下基底层和第一导电织布进行压合，得到包括下基底层和电极层的第一复合层；
(2)取上基底层材料，对上基底层进行等离子体处理，然后将双面胶层贴附于上基底层的下表面，再将第二导电织布贴附于双面胶层；然后对上基底层和第二导电织布进行压合，得到包括上基底层和敏感层的第二复合层；
(3)对第一复合层中的电极层进行蚀刻图案，制备导电通路；
(4)在第一复合层和第二复合层之间以及第一复合层的两端和第二复合层的两端设置粘合层，然后压合，对第一复合层和第二复合层进行整体封装，得到整版传感器初品；
(5)采用激光切割对整版传感器初品进行整版切割，得到单个的高灵敏度柔性压力传感器；
其中，所述步骤(1)和步骤(2)可同时进行或调换前后顺序。
本发明通过在下基底层设置电极层，在上基底设置敏感层，并采用导电织布制备电极层和敏感层，采用粘合层将电极层和敏感层粘合并进行传感器的整体封装，制得一种高灵敏度柔性压力传感器；采用相比于普通的薄膜压力传感器，本发明的技术方案能够得到具有高灵敏度的薄膜压力传感器；相比于现有的制备高灵敏度的薄膜压力传感器，本发明的传感器具有结构简单、其制备方法具有工艺简单、成本较低等优点，利于工业化生产，制备得到的柔性压力传感器灵敏度高，可应用于智能触控产品。
进一步的，所述步骤(1)和(2)中，等离子体处理采用的气体为空气、氧气、氮气或二氧化碳中的至少一种，等离子体处理气压为50-200Pa，功率50-100W，处理时间为30-120s。通过采用上述步骤对下基底层材料和下基底层材料进行等离子体处理，有助于提高下基底层和下基底层的表面极性，增加基底与双面胶之间的粘合力，提高传感器的使用可靠性。
进一步的，所述步骤(2)中，采用双面胶、液体胶水或者热熔胶形成粘合层。
进一步的，所述步骤(3)中，采用激光蚀刻图案，激光蚀刻光源为紫外激光光源，蚀刻速度为900-1100mm/s，电流为0.9-1.1A，蚀刻频率为280-320kHz，功率为4.5-5.5KW。为保证有效的线路断开，刻蚀线路宽度为0.1-0.3mm，刻蚀次数4-10次直到线路断开。电极层可图案化为插指形，螺旋形，发散形等图案。
进一步的，所述步骤(4)中，采用双面胶制备粘合层对第一复合层和第二复合层进行整体封装的步骤为：先将双面胶贴合至第一复合层中电极层的表面，再将第二复合层中的敏感层贴合于双面胶，在室温下进行压合，压力为0.8-1.2MPa，压合时间为5-10min。
进一步的，所述步骤(4)中，采用液态胶水对第一复合层和第二复合层进行整体封装的步骤为：利用点胶机在电极层上对预设路线进行整版点胶，然后采用贴合上敏感层，在室温下进行压合，压力为20-100kPa，压合时间30-60min。
进一步的，所述步骤(4)中，采用热熔胶对第一复合层和第二复合层进行整体封装的步骤为：将裁切好的热熔胶放置于第一复合层中电极层的表面，再将第二复合层中的敏感层贴合于双面胶，进行压合，压合温度为125-135℃，压力为0.1-0.5MPa，压合时间为1.5-2.5min。
进一步的，所述步骤(5)中，通过激光切割机进行整版切割，激光光源选用紫外光，功率为1-6KW，将整个整版传感器初品切割为多个高灵敏度柔性压力传感器样品。
本发明的有益效果在于：本发明通过在下基底层设置电极层，在上基底设置敏感层，并采用导电织布制备电极层和敏感层，采用粘合层将电极层和敏感层粘合，制得一种高灵敏度柔性压力传感器；相比于普通的薄膜压力传感器，本发明的技术方案能够得到具有高灵敏度的薄膜柔性压力传感器，传感器低至10Pa的力下即可触发；相比于现有的制备高灵敏度的薄膜压力传感器，本发明的柔性压力传感器的结构简单，其制备方法工艺简单、成本较低，利于工业化生产，制备得到的柔性压力传感器灵敏度高，可应用于智能触控产品。
附图说明
图1是实施例1的高灵敏度柔性压力传感器的剖示图。
图2是实施例1的镀铜镍导电布的聚酯纤维由内至外依次包覆第一镍层、铜层和第二镍层的剖示图。
图3是实施例1的第二导电织布的微结构示意图。
图4是实施例1的电极层采用的第一导电织布经过紫外激光刻蚀后线路断开的显微镜图。
图5是实施例1的电极层中的导电线路图案为插指形图案的结构示意图。
图6是实施例2的电极层中的导电线路图案为螺旋形图案的结构示意图。
图7是实施例3的电极层中的导电线路图案为发散形图案的结构示意图。
图8是实施例1的传感器在10Pa压力下的响应曲线图。
图9是实施例1的传感器在500万次满载测试前后的工作曲线图。
图10是实施例1的传感器在过载10倍前后的工作曲线图。
图11是实施例1的传感器在弯曲测试100万次前后的工作曲线图。
图12是对比例1的传感器的工作曲线图。
图13是对比例2的传感器的工作曲线图。
图14是对比例3的传感器的工作曲线图。
图15是对比例4的传感器在300Pa压力下的响应曲线图。
图16是对比例5的电极层采用的第一导电织布经过光纤型激光刻蚀后线路未完全断开的显微镜图。
附图标记包括：
11-上基底层、12-敏感层、13-电极层、14-下基底层、15-粘合层、16-双面胶层、17-聚酯纤维、18-第一镍层、19-铜层、21-第二镍层。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例及附图1-16对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
在本发明一种实施方式中，一种高灵敏度柔性压力传感器，包括下基底层14、电极层13、粘合层15、敏感层12和上基底层11，所述电极层13设置于下基底层14的上表面，所述敏感层12设置于上基底层11的下表面；所述粘合层15设置于电极层13和敏感层12之间以及电极层13的两端和敏感层12的两端，所述电极层13和敏感层12分别采用第一导电织布和第二导电织布制成。所述电极层13的两端和上表面以及敏感层12的两端和下表面均与粘合层15贴合。
进一步的，所述下基底层14通过双面胶层16与电极层13连接，上基底层11通过双面胶层16与敏感层12连接。所述双面胶层16的厚度为0.025-0.05mm。所述双面胶层16采用压敏双面胶层。
进一步的，所述第一导电织布和第二导电织布均为镀铜镍导电布、镀金导电布、镀炭导电布或铝箔纤维复合布中的至少一种。
本发明的一种实施方式中，所述第一导电织布和第二导电织布均为镀铜镍导电布，所述镀铜镍导电布包括由内至外依次设置的织布基材层、第一镍层18、铜层19和第二镍层21。第一导电织布和第二导电织布可通过电镀、化学镀或者磁控溅射的方法依次镀上第一镍层18、铜层19和第二镍层21。
本发明的一种实施方式中，所述织布基材层的纹路为平纹或网纹，优选为平纹。
进一步的，所述第一导电织布和第二导电织布的厚度为0.05-0.3mm，优选为0.1mm。
进一步的，所述织布基材层采用聚酯纤维17、聚酰胺纤维、聚丙烯腈纤维或聚氨酯纤维中的至少一种编织而成。
本发明的一种实施方式中，所述织布基材层采用聚酯纤维17编织而成，所述聚酯纤维17的纤度为30-200D，每根纤维中含有10-50根单丝。如图2所示，在第一导电织布和第二导电织布通过电镀、化学镀或者磁控溅射的方法依次镀上第一镍层18、铜层19和第二镍层21后，镀铜镍导电布的聚酯纤维17由内至外依次包覆第一镍层18、铜层19和第二镍层21。即编织后的织布基材层中留有间隙，在采用聚酯纤维17编织成的织布基材层的表面依次设置第一镍层18、铜层19和第二镍层21后，第一镍层18、铜层19和第二镍层21可由内至外依次包覆于聚酯纤维17的外表面。
本发明的一种实施方式中，所述电极层13的第二镍层21的电阻为1-100欧姆/方，优选为10欧姆/方。
本发明的一种实施方式中，所述敏感层12中的铜层19的电阻为100-1000欧姆/方，优选为100欧姆/方；所述敏感层12中的第二镍层21的电阻为1000-1000000欧姆/方，优选为10000欧姆/方。所述敏感层12中的第一镍层18的电阻可不做要求。可通过现有技术控制各镀层电阻的范围。本发明通过对敏感层的铜层19和第二镍层21电阻的优化选择，调节传感器接触电阻和串联电阻的比例，来提升传感器整体的线性度。利用导电织布自身所带的微结构，实现按压过程中传感器接触电阻的变化，避免额外构建敏感层微结构的工艺。
进一步的，所述下基底层14和上基底层11均为PET、PC、PC、PP、PMMA、PI、PU或硅胶膜层中的至少一种。
本发明的一种实施方式中，所述下基底层14和上基底层11的厚度为0.05-0.3mm，优选为0.1mm。
进一步的，所述粘合层15采用双面胶或者由液态胶水或热熔胶制成。所述双面胶主要以压敏胶为主，需要保证对织布基材层有良好的粘合力。液态胶水为以硅胶为主要成分的慢干胶，固化后为弹性体。热熔胶为EVA、TPU或PO等热熔胶膜。所述双面胶、液态胶水和热熔胶可分别采用现有技术中的双面胶、液态胶水和热熔胶。
本发明的一种实施方式中，所述粘合层15的厚度为0.03-0.1mm，优选为0.05mm。
本发明的一种实施方式中，一种高灵敏度柔性压力传感器的制备方法，包括如下步骤：
(1)取下基底层14材料，对下基底层14进行等离子体处理，然后将双面胶层16贴附于下基底层14的上表面，再将第一导电织布贴附于双面胶层16；然后对下基底层14和第一导电织布进行压合，得到包括下基底层14和电极层13的第一复合层；
(2)取上基底层11材料，对上基底层11进行等离子体处理，然后将双面胶层16贴附于上基底层11的下表面，再将第二导电织布贴附于双面胶层16；然后对上基底层11和第二导电织布进行压合，得到包括上基底层11和敏感层12的第二复合层；
(3)对第一复合层中的电极层13进行蚀刻图案，制备导电通路；
(4)在第一复合层和第二复合层之间以及第一复合层的两端和第二复合层的两端设置粘合层15，然后压合，对第一复合层和第二复合层进行整体封装，得到整版传感器初品；
(5)采用激光切割对整版传感器初品进行整版切割，得到单个的高灵敏度柔性压力传感器；
其中，所述步骤(1)和步骤(2)可同时进行或调换前后顺序。
进一步的，所述步骤(1)和(2)中，等离子体处理采用的气体为空气、氧气、氮气或二氧化碳中的至少一种，等离子体处理气压为50-200Pa，功率50-100W，处理时间为30-120s。
进一步的，所述步骤(4)中，采用双面胶、液体胶水或者热熔胶形成粘合层15。
本发明的一种实施方式中，所述步骤(2)中，采用双面胶制备粘合层15对第一复合层和第二复合层进行整体封装的步骤为：先将双面胶贴合至第一复合层中电极层13的表面，再将第二复合层中的敏感层12贴合于双面胶，在室温下进行压合，压力为0.8-1.2MPa，压合时间为5-10min。
本发明的一种实施方式中，所述步骤(2)中，采用双面胶制备粘合层15对第一复合层和第二复合层进行整体封装的步骤为：先将双面胶贴合至第一复合层中电极层13的表面，再将第二复合层中的敏感层12贴合于双面胶，在室温下进行压合，压力为0.8-1.2MPa，压合时间为5-10min。
本发明的一种实施方式中，所述步骤(2)中，采用液态胶水对第一复合层和第二复合层进行整体封装的步骤为：利用点胶机在电极层13上对预设路线进行整版点胶，然后采用贴合上敏感层12，在室温下进行压合，压力为20-100kPa，压合时间30-60min。
本发明的一种实施方式中，所述步骤(2)中，采用热熔胶对第一复合层和第二复合层进行整体封装的步骤为：将裁切好的热熔胶放置于第一复合层中电极层13的表面，再将第二复合层中的敏感层12贴合于双面胶，进行压合，压合温度为125-135℃，压力为0.1-0.5MPa，压合时间为1.5-2.5min。
进一步的，所述步骤(3)中，采用激光蚀刻图案，激光蚀刻光源为紫外激光光源，蚀刻速度为900-1100mm/s，电流为0.9-1.1A，蚀刻频率为280-320kHz，功率为4.5-5.5KW，脉冲宽度为0.5-1.5us。为保证有效的线路断开，刻蚀线路宽度为0.1-0.3mm，刻蚀次数4-10次直到线路断开。电极层13可图案化为插指形，螺旋形，发散形等图案。
本发明的一种实施方式中，所述步骤(5)中，通过激光切割机进行整版切割，激光光源选用紫外光，功率为1-6KW，将整个整版传感器初品切割为多个高灵敏度柔性压力传感器样品。
实施例1
本实施例中，一种高灵敏度柔性压力传感器，包括下基底层14、电极层13、粘合层15、敏感层12和上基底层11，所述电极层13设置于下基底层14的上表面，所述敏感层12设置于上基底层11的下表面；所述粘合层15设置于电极层13和敏感层12之间以及电极层13的两端和敏感层12的两端，所述电极层13和敏感层12分别采用第一导电织布和第二导电织布制成。所述电极层13的两端和上表面以及敏感层12的两端和下表面均与粘合层15贴合。
进一步的，所述下基底层14通过双面胶层16与电极层13连接，上基底层11通过双面胶层16与敏感层12连接。所述双面胶层16采用丙烯酸酯型双面胶，所述双面胶层16的厚度为0.03mm。
进一步的，所述第一导电织布和第二导电织布均为镀铜镍导电布，所述镀铜镍导电布包括由内至外依次设置的织布基材层、第一镍层18、铜层19和第二镍层21。所述第一导电织布的织布基材层的纹路为平纹，所述第二导电织布的织布基材层的纹路为网纹。所述第一导电织布和第二导电织布的厚度均为0.1mm。第一导电织布和第二导电织布可通过电镀的方法依次镀上第一镍层18、铜层19和第二镍层21。
进一步的，所述织布基材层采用聚酯纤维17编织而成，所述聚酯纤维17的纤度为50D，每根长纤维中含有20根单丝。本实施例中，所述第一镍层18、铜层19和第二镍层21由内至外依次包覆于聚酯纤维17的表面。
进一步的，所述电极层13的第二层镍层的电阻为10欧姆/方。
进一步的，所述敏感层12中的铜层19的电阻为100欧姆/方，所述敏感层12中的第二镍层21的电阻为10000欧姆/方。
进一步的，所述下基底层14和上基底层11均为PET膜层。所述下基底层14和上基底层11的厚度为0.05mm。
进一步的，所述粘合层15采用压敏双面胶制成。所述粘合层15的厚度为0.05mm。
上述高灵敏度柔性压力传感器的制备方法，包括如下步骤：
(1)取下基底层14材料，对下基底层14进行等离子体处理，然后将双面胶层16贴附于下基底层14的上表面，再将第一导电织布贴附于双面胶层16；然后对下基底层14和第一导电织布进行压合，得到包括下基底层14和电极层13的第一复合层；
(2)取上基底层11材料，对上基底层11进行等离子体处理，然后将双面胶层16贴附于上基底层11的下表面，再将第二导电织布贴附于双面胶层16；然后对上基底层11和第二导电织布进行压合，得到包括上基底层11和敏感层12的第二复合层；
(3)对第一复合层中的电极层13进行蚀刻图案，制备导电通路；
(4)在第一复合层和第二复合层之间以及第一复合层的两端和第二复合层的两端设置粘合层15，然后压合，对第一复合层和第二复合层进行整体封装，得到整版传感器初品；
(5)采用激光切割对整版传感器初品进行整版切割，得到单个的高灵敏度柔性压力传感器；
其中，所述步骤(1)和步骤(2)可同时进行或调换前后顺序。
进一步的，所述步骤(1)和(2)中，等离子体处理采用的气体为空气，等离子体处理气压为100Pa，功率100W，处理时间为100s。
进一步的，所述步骤(3)中，采用激光蚀刻图案，激光蚀刻光源为紫外激光光源，蚀刻速度为1000mm/s，电流为1A，蚀刻频率为300kHz，功率为5KW，脉冲宽度为1us。刻蚀线路宽度为0.15mm，刻蚀次数为5次。图4为实施例1中的电极层13采用的第一导电织布线路经过紫外激光刻蚀后断开的显微镜图。从图4可以看出，第一导电织布线路完全断开。电极层13中的导电线路图案为如图5所示的插指形。
进一步的，所述步骤(4)中，采用双面胶形成粘合层15，采用双面胶制备粘合层15对第一复合层和第二复合层进行整体封装的步骤为：先将双面胶贴合至第一复合层中电极层13的表面，再将第二复合层中的敏感层12贴合于双面胶，在室温下进行压合，压力为1MPa，压合时间为5min。
进一步的，所述步骤(5)中，通过激光切割机进行整版切割，激光光源选用紫外光，功率为3KW，将整个整版传感器初品切割为多个高灵敏度柔性压力传感器单个样品。
参照JB T 6170-2006测定柔性压力传感器的性能。从图8中可以看出，本实施例的柔性压力传感器在10Pa的压力下即有明显信号改变，显示出超高灵敏度。从图9中可以看出，在500万次满载荷疲劳测试后，传感器信号变化率小于10％。从图10可以看出，载10倍前后(满量程)，传感器信号变化率小于10％。从图10可以看出，弯折100万次(60°)，传感器信号变化率小于10％。
实施例2
本实施例中，一种高灵敏度柔性压力传感器，包括下基底层14、电极层13、粘合层15、敏感层12和上基底层11，所述电极层13设置于下基底层14的上表面，所述敏感层12设置于上基底层11的下表面；所述粘合层15设置于电极层13和敏感层12之间以及电极层13的两端和敏感层12的两端，所述电极层13和敏感层12分别采用第一导电织布和第二导电织布制成。所述电极层13的两端和上表面以及敏感层12的两端和下表面均与粘合层15贴合。
进一步的，所述第一导电织布和第二导电织布均为镀铜镍导电布，所述镀铜镍导电布包括由内至外依次设置的织布基材层、第一镍层18、铜层19和第二镍层21。所述第一导电织布的织布基材层和第二导电织布的织布基材层的纹路均为平纹。所述第一导电织布和第二导电织布的厚度均为0.2mm。
进一步的，所述织布基材层采用聚酯纤维17编织而成，所述聚酯纤维17的纤度为80D，每根长纤维中含有30根单丝。所述电极层13的第二层镍层的电阻为20欧姆/方。
进一步的，所述敏感层12中的铜层19的电阻为200欧姆/方，所述敏感层12中的第二镍层21的电阻为10000欧姆/方。
进一步的，所述下基底层14和上基底层11均为PC膜层。所述下基底层14和上基底层11的厚度为0.1mm。
进一步的，所述粘合层15采用双面胶制成。所述粘合层15的厚度为0.1mm。
上述高灵敏度柔性压力传感器的制备方法，包括如下步骤：
(1)取下基底层14材料，对下基底层14进行等离子体处理，然后将双面胶层16贴附于下基底层14的上表面，再将第一导电织布贴附于双面胶层16；然后对下基底层14和第一导电织布进行压合，得到包括下基底层14和电极层13的第一复合层；
(2)取上基底层11材料，对上基底层11进行等离子体处理，然后将双面胶层16贴附于上基底层11的下表面，再将第二导电织布贴附于双面胶层16；然后对上基底层11和第二导电织布进行压合，得到包括上基底层11和敏感层12的第二复合层；
(3)对第一复合层中的电极层13进行蚀刻图案，制备导电通路；
(4)在第一复合层和第二复合层之间以及第一复合层的两端和第二复合层的两端设置粘合层15，然后压合，对第一复合层和第二复合层进行整体封装，得到整版传感器初品；
(5)采用激光切割对整版传感器初品进行整版切割，得到单个的高灵敏度柔性压力传感器；
其中，所述步骤(1)和步骤(2)可同时进行或调换前后顺序。
进一步的，所述步骤(1)和(2)中，等离子体处理采用的气体为空气，等离子体处理气压为150Pa，功率80W，处理时间为90s。
进一步的，所述步骤(3)中，采用激光蚀刻图案，激光蚀刻光源为紫外激光光源，蚀刻速度为1000mm/s，电流为1A，蚀刻频率为300kHz，功率为5KW。为保证有效的线路断开，刻蚀线路宽度为0.15mm，刻蚀次数7次直到线路断开。电极层13可图案化为如图6所示的螺旋形。
进一步的，所述步骤(4)中，采用液态胶水对第一复合层和第二复合层进行整体封装的步骤为：利用点胶机在电极层13上对预设路线进行整版点胶，然后采用贴合上敏感层12，在室温下进行压合，压力为50kPa，压合时间50min。
进一步的，所述步骤(5)中，通过激光切割机进行整版切割，激光光源选用紫外光，功率为3KW，将整个整版传感器初品切割为多个高灵敏度柔性压力传感器样品。
实施例3
本实施例中，一种高灵敏度柔性压力传感器，包括下基底层14、电极层13、粘合层15、敏感层12和上基底层11，所述电极层13设置于下基底层14的上表面，所述敏感层12设置于上基底层11的下表面；所述粘合层15设置于电极层13和敏感层12之间以及电极层13的两端和敏感层12的两端，所述电极层13和敏感层12分别采用第一导电织布和第二导电织布制成。所述电极层13的两端和上表面以及敏感层12的两端和下表面均与粘合层15贴合。
进一步的，所述第一导电织布和第二导电织布均为镀铜镍导电布，所述镀铜镍导电布包括由内至外依次设置的织布基材层、第一镍层18、铜层19和第二镍层21。所述织布基材层的纹路为平纹。所述第一导电织布和第二导电织布的厚度均为0.15mm。
进一步的，所述织布基材层采用聚酯纤维17编织而成，所述聚酯纤维17的纤度为100D，每根长纤维中含有40根单丝。
进一步的，所述电极层13的第二层镍层的电阻为30欧姆/方。
进一步的，所述敏感层12中的铜层19的电阻为200欧姆/方，所述敏感层12中的第二镍层21的电阻为10000欧姆/方。
进一步的，所述下基底层14和上基底层11均为PET膜层。所述下基底层14和上基底层11的厚度为0.3mm。
进一步的，所述粘合层15采用双面胶制成。所述粘合层15的厚度为0.03mm。
上述高灵敏度柔性压力传感器的制备方法，包括如下步骤：
(1)取下基底层14材料，对下基底层14进行等离子体处理，然后将双面胶层16贴附于下基底层14的上表面，再将第一导电织布贴附于双面胶层16；然后对下基底层14和第一导电织布进行压合，得到包括下基底层14和电极层13的第一复合层；
(2)取上基底层11材料，对上基底层11进行等离子体处理，然后将双面胶层16贴附于上基底层11的下表面，再将第二导电织布贴附于双面胶层16；然后对上基底层11和第二导电织布进行压合，得到包括上基底层11和敏感层12的第二复合层；
(3)对第一复合层中的电极层13进行蚀刻图案，制备导电通路；
(4)在第一复合层和第二复合层之间以及第一复合层的两端和第二复合层的两端设置粘合层15，然后压合，对第一复合层和第二复合层进行整体封装，得到整版传感器初品；
(5)采用激光切割对整版传感器初品进行整版切割，得到单个的高灵敏度柔性压力传感器；
其中，所述步骤(1)和步骤(2)可同时进行或调换前后顺序。
进一步的，所述步骤(1)和(2)中，等离子体处理采用的气体为氮气，等离子体处理气压为150Pa，功率60W，处理时间为60s。
进一步的，所述步骤(3)中，采用激光蚀刻图案，激光蚀刻光源为紫外激光光源，蚀刻速度为1000mm/s，电流为1A，蚀刻频率为300kHz，功率为5KW。刻蚀线路宽度为0.25mm，刻蚀次数4次直到线路断开。电极层13可图案化为如图7所示的螺旋形图案。
进一步的，所述步骤(4中，采用热熔胶对第一复合层和第二复合层进行整体封装的步骤为：将裁切好的热熔胶放置于第一复合层中电极层13的表面，再将第二复合层中的敏感层12贴合于双面胶，进行压合，压合温度为130℃，压力为0.4MPa，压合时间为2min。
进一步的，所述步骤(5)中，通过激光切割机进行整版切割，激光光源选用紫外光，功率为3KW，将整个整版传感器初品切割为多个高灵敏度柔性压力传感器样品。
对比例1
本对比例与实施例1的不同之处在于：所述进一步的，所述电极层13的第二层镍层的电阻为10000欧姆/方。所述敏感层12中的铜层19的电阻为100欧姆/方，所述敏感层12中的第二镍层21的电阻为10000欧姆/方。本对比例的其余内容与实施例1相同，此处不再赘述。
图12为对比例1的传感器的工作曲线图。从图12可以看出，对比例1的传感器快速到达饱和，性度较差。
对比例2
本对比例与实施例1的不同之处在于：所述电极层13的第二层镍层的电阻为10欧姆/方。所述敏感层12中的铜层19的电阻为100欧姆/方，所述敏感层12中的第二镍层21的电阻为100欧姆/方。本对比例的其余内容与实施例1相同，此处不再赘述。
图13为对比例2的传感器的工作曲线图。从图13可以看出，对比例2的传感器快速到达饱和，性度较差。
对比例3
本对比例与实施例1的不同之处在于：所述电极层13的第二层镍层的电阻为10欧姆/方。所述敏感层12中的铜层19的电阻为10000欧姆/方，所述敏感层12中的第二镍层21的电阻为10000欧姆/方。本对比例的其余内容与实施例1相同，此处不再赘述。
图14为对比例3的传感器的工作曲线图。从图14可以看出，对比例3的传感器的工作曲线线性度较差。
对比例4
本对比例与实施例1的不同之处在于：所述电极层13的第二层镍层的电阻为10欧姆/方。所述第一导电织布的织布基材层的纹路为平纹。所述敏感层12使用带有磨砂结构的PET薄膜，薄膜表面喷涂一层碳基导电层，敏感层12的面电阻为10000欧姆/方。本对比例的其余内容与实施例1相同，此处不再赘述。
图15为对比例4的传感器的响应曲线图。从图15可以看出，对比例4在300Pa压力下才有明显响应，可见相比于实施例1，对比例4的传感器响应点较高。
对比例5
本对比例与实施例1的不同之处在于：所述步骤(3)中，采用光纤型激光蚀刻图案，蚀刻速度为1000mm/s，电流为1A，蚀刻频率为300kHz，功率为5KW。电极层13中的导电线路图案为图6中的插指形。刻蚀线路宽度为0.15mm，刻蚀次数为5次。本对比例的其余内容与实施例1相同，此处不再赘述。
图16为对比例5的第一导电织布蚀刻后的显微镜图片。可以看出，采用对比例5的上述工艺无法实现电极层13的第一导电织布线路的完全断开。在对比例5中，利用光纤作为激光光源蚀刻第一导电织布，难以达到实施例1的相同效果，且刻蚀次数少会出现无法刻断，刻蚀次数多易出现导电织布燃烧的现象。
相比于普通的薄膜压力传感器，本发明的技术方案能够得到具有高灵敏度的薄膜柔性压力传感器，传感器低至10Pa的力下即可触发；相比于现有的制备高灵敏度的薄膜压力传感器，本发明的柔性压力传感器的结构简单，其制备方法工艺简单、成本较低，利于工业化生产，制备得到的柔性压力传感器灵敏度高，可应用于智能触控产品。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种高灵敏度柔性压力传感器，其特征在于：包括下基底层、电极层、粘合层、敏感层和上基底层，所述电极层设置于下基底层的上表面，所述敏感层设置于上基底层的下表面；所述粘合层设置于电极层和敏感层之间以及电极层的两端和敏感层的两端，所述电极层和敏感层分别采用第一导电织布和第二导电织布制成；所述第一导电织布和第二导电织布均为镀铜镍导电布，所述镀铜镍导电布包括由内至外依次设置的织布基材层、第一镍层、铜层和第二镍层；所述织布基材层采用聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯腈纤维或聚氨酯纤维中的至少一种编织而成；所述电极层中的第二镍层的电阻为1-100欧姆/方；所述敏感层中的铜层的电阻为100-1000欧姆/方，所述敏感层中的第二镍层的电阻为1000-1000000欧姆/方。
2.根据权利要求1所述的高灵敏度柔性压力传感器，其特征在于：所述织布基材层采用聚酯纤维编织而成，所述聚酯纤维的纤度为30-200D，每根长纤维中含有10-50根单丝。
3. 一种如权利要求1-2任意一项所述的高灵敏度柔性压力传感器的制备方法，其特征在于： 包括如下步骤：
（1）取下基底层材料，对下基底层进行等离子体处理，然后将双面胶层贴附于下基底层的上表面，再将第一导电织布贴附于双面胶层；然后对下基底层和第一导电织布进行压合，得到包括下基底层和电极层的第一复合层；
（2）取上基底层材料，对上基底层进行等离子体处理，然后将双面胶层贴附于上基底层的下表面，再将第二导电织布贴附于双面胶层；然后对上基底层和第二导电织布进行压合，得到包括上基底层和敏感层的第二复合层；
（3）对第一复合层中的电极层进行蚀刻图案，制备导电通路；
（4）在第一复合层和第二复合层之间以及第一复合层的两端和第二复合层的两端设置粘合层，进行压合，对第一复合层和第二复合层进行整体封装，得到整版传感器初品；
（5）采用激光切割对整版传感器初品进行整版切割，得到单个的高灵敏度柔性压力传感器；
其中，所述步骤（1）和步骤（2）可同时进行或调换前后顺序。
4.根据权利要求3所述的高灵敏度柔性压力传感器的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，等离子体处理采用的气体为空气、氧气、氮气或二氧化碳中的至少一种，等离子体处理气压为50-200Pa，功率50-100W，处理时间为30-120s。
5. 根据权利要求3所述的高灵敏度柔性压力传感器的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中，采用激光蚀刻图案，激光蚀刻光源为紫外激光光源，蚀刻速度为900-1100 mm/s，电流为0.9-1.1A，蚀刻频率为280-320kHz，功率为4.5-5.5KW。
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