CN117516767A - 电阻式压力传感器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
公开了一种透明电阻式压力传感器及其制造方法。透明电阻式压力传感器可以包括柔性压力衬底、压力电极层、具有微结构的弹性介电间隔物、由透明聚合物介电基质和基本上沿透明压敏复合层的厚度方向取向的导电一维纳米材料组成的透明压敏复合层、支撑电极层和支撑衬底。
Description
技术领域
本公开涉及传感器技术领域，具体涉及一种电阻式压力传感器和制造该电阻式压力传感器的方法。
背景技术
压力传感器是当今最常用的传感器之一。例如，压力传感器已广泛应用于电器、电视、计算机、显示器等各种电子产品，以及手机、智能手机、智能手表、平板电脑、电子书、便携式游戏机等便携式电子设备。最近，显示触摸屏压力传感器和三维触摸压力传感器已经引起了广泛的关注。
压力传感器通常产生与施加力相关的信号，以测量施加力的特定区域中的施加力。其中一种最常见的压力传感器是基于导电压敏复合材料来实现压力响应的。导电压敏复合材料依靠嵌入弹性聚合物介质中的导电颗粒之间的隧穿电流来检测压力，如触摸压力。当压敏复合物被机械负载(例如手指)压缩时，压敏复合物的电特性(例如电阻或电阻率)将响应于所施加的压力而改变。然而，压敏复合材料的实际应用要求复合材料在其功能区域内被完全并均匀地压缩，因此需要较大的力来实现其应有的功能。因此，聚合物-导电颗粒复合材料缺乏精确、准确地测量局部压力的能力，并且仅限于感测施加在复合材料上的总力的存在和差异。此外，由于导电颗粒的高浓度和/或在反复变形下的长期耐久性的要求，大多数导电压敏复合材料缺乏较高的光学透明度，这限制了其在视觉显示产品中的应用。因此，需要改进的压敏复合材料和压敏设备。
发明内容
本公开提供了一种电阻式压力传感器和制造该电阻式压力传感器的方法。所提供的电阻式压力传感器可以定性地测量施加在传感器上的压力，并且对可见光是光学透明的。
根据本公开的第一方面，提供了一种电阻式压力传感器，该电阻式压力传感器包括：
柔性压力衬底，其具有压力接收表面和支撑衬底面对表面并与支撑衬底平行；
压力电极层，其布置在柔性压力衬底的支撑衬底面对表面上；
具有多孔结构的弹性介电层；
压敏复合层，其具有面向压力电极层的第一表面和与第一表面相对并平行的第二表面，其中，压敏复合层包括基本垂直于第一表面取向的导电一维纳米材料；
支撑电极层，其布置在面向支撑衬底的表面并面向压力电极层的压力衬底上；以及
支撑衬底，
其中，具有多孔结构的弹性介电层和压敏复合层位于压力电极层和支撑电极层之间，并且是光学透明的。
根据本公开的第二方面，提供了一种透明电阻式压力传感器，该透明电阻式压力传感器包括：
柔性压力衬底和支撑衬底，柔性压力衬底具有压力接收表面和支撑衬底面对表面并与支撑衬底平行，支撑衬底具有压力衬底面对表面；
第一电极，其布置在柔性压力衬底的支撑衬底面对表面上，并且具有支撑衬底面对表面；
第二电极，其布置在支撑衬底的压力衬底面对表面上，并且具有压力衬底面对表面；
压敏复合层，其具有第一表面和与第一表面相对并平行的第二表面，并且位于第一电极和第二电极之间，压敏复合层的第二表面面向支撑衬底，其中，压敏复合层包括基本垂直于第一表面取向的导电一维纳米材料；以及
多个弹性介电间隔物，其被配置为在第一电极和压敏复合层之间限定绝缘间隙，
其中，透明压敏传感器是光学透明的。
根据本公开的第三方面，提供了一种制造压敏复合膜的方法，该压敏复合膜包括透明聚合物介电基质和均匀分布在透明聚合物介电基质中并基本上沿压敏复合膜的厚度方向取向的导电一维纳米材料，该方法包括：
提供其上涂覆有释放层的合成衬底，并提供聚合物前体溶液，该聚合物前体溶液包括透明聚合物介电基质的液体前体和可选的第一挥发性溶剂；
在室温下将聚合物前体溶液涂覆在释放层上，以通过使用聚合物前体溶液在释放层上获得液体前体膜；
将液体前体膜加热到第一温度，其中，第一温度高于第一挥发性溶剂(如果存在)的沸点，并且低于透明聚合物介电基质的液体前体的沸点和透明聚合物介电基质的液体前体的聚合温度(透明聚合物介电基质的液体前体是可热聚合的)；
将包括导电一维纳米材料和第二挥发性溶剂的导电纳米线悬浮液竖直并均匀地喷涂到液体前体膜上，以获得嵌入导电一维纳米材料的液体前体膜，该液体前体膜基本上沿液体前体膜的厚度方向取向，其中，第二挥发性溶剂的沸点低于第一温度；以及
通过用UV光照射嵌入有导电一维纳米材料的液体前体膜，原位聚合固化嵌入有导电一维纳米材料的液体前体膜，然后将固化的嵌入有导电一维纳米材料的液体前体膜从释放层移除，以获得包括基本上沿压敏复合膜的厚度方向取向的导电一维纳米材料的压敏复合膜。
根据本公开的第四方面，提供了一种电子设备，该电子设备包括根据本公开的第一方面的电阻式压力传感器。
根据本公开的第五方面，提供了一种电子设备，该电子设备包括根据本公开的第二方面的透明电阻式压力传感器。
因此，本公开提供了一种各向异性取向纳米线-聚合物压敏复合膜的制备方法及其在透明电阻式压力传感器中的应用。本公开提供的压敏复合膜可以通过公开的制备方法容易地大面积制造，并且具有压敏性、高光学透明度和长期耐久性的特性。由于一维导电纳米线沿压敏复合膜的厚度方向排列，其沿膜厚度方向的导电性远大于沿与膜厚方向正交方向的纳米线之间交叉耦合引起的导电性。因此，超低浓度的导电纳米线可以在膜的厚度方向上实现高导电性的效果，同时保持膜的高光学透明度。基于所公开的压敏复合膜的电阻式压力传感器可以利用较小的局部机械负载或压力来改变电极与压敏复合膜之间的接触面积，以激活不同数量的包括纳米线的导电单元，导致输出端的有效局部电阻发生较大变化，从而大大提高了电阻式压力传感器的信噪比和灵敏度。
应当理解，上述一般描述和下面的详细描述仅是示例性的和解释性的，并不限制本公开。
附图说明
为了更清楚地解释本公开的实施例的技术特征，下面简要地介绍本公开中使用的附图。显然，以下描述中的附图是本公开的一些示例性实施例。本领域普通技术人员可以获得基于这些公开的附图的其他附图和特征，而无需进行创造性的努力。
图1示出了根据本公开的一些实施例的电阻式压力传感器的示意性横截面图。
图2示出了图1中所示的电阻式压力传感器的分解图。
图3示出了根据本公开的一些实施例的电阻式压力传感器的具有多孔结构的弹性介电层的局部放大顶视图。
图4示出了根据本公开的一些实施例的电阻式压力传感器的局部放大横截面图。
图5示出了根据本公开的一些实施例的在不同量的压缩力下操作的电阻式压力传感器的示意性横截面图。
图6示出了根据本公开的一些实施例的电阻式压力传感器的示意性横截面图。
图7示出了根据本公开的一些实施例的电阻式压力传感器的示例性介电间隔物配置(上面板)及其对应的可检测压力范围(下面板)的示意图。
图8示出了根据本公开的一些实施例的电阻式压力传感器的示例性介电间隔物配置的示意图。
应当注意，在各种附图中相似的符号和参考数字可以指示相似的元件。
具体实施方式
现在将结合附图更全面地描述本公开中包含的技术方案和技术特征，其中示出了本公开的示例性实施例。应当理解，本文公开的实施例仅仅是示例，每个实施例结合了本公开的某些优点。本领域技术人员可以在本公开的范围内对以下示例进行各种修改和改变。应当理解，在不改变本公开的原理的情况下，可以以不同的顺序(或同时)执行方法中的一个或多个步骤。可以以不同的方式组合不同实施例的特征以达到进一步的实施例。因此，鉴于但不限于本文描述的实施例，从本公开的整体理解本公开的范围。
图1示出了根据本公开的一些实施例的电阻式压力传感器100的示意性横截面图，图2示出了图1中所示的电阻式压力传感器100的分解图。如图1和图2中所示，在一些实施例中，电阻式压力传感器100可以包括：
柔性压力衬底110，其具有压力接收表面和支撑衬底面对表面并与支撑衬底160平行；
压力电极层120，其布置在柔性压力衬底110的支撑衬底面对表面上；
具有多孔结构的弹性介电层130；
压敏复合层140，其具有面向压力电极层120的第一表面142和与第一表面142相对并平行的第二表面144，其中，压敏复合层包括基本垂直于第一表面142取向的导电一维纳米材料146；
支撑电极层150，其布置在面向支撑衬底160的表面并面向压力电极层120的压力衬底上；以及
支撑衬底160，
其中，具有多孔结构的弹性介电层130和压敏复合层140位于压力电极层120和支撑电极层150之间，并且是光学透明的。
电阻式压力传感器100可以应用于具有交互界面的各种电子设备中，包括但不限于显示器、触摸屏、电视机、智能电话、智能手表、平板计算机、膝上型计算机、遥控器等。电阻式压力传感器100可以通过测量施加在电阻式压力传感器100上的局部压力的量来检测机械负载，例如手指的触摸、触笔的按压等。因此，电阻式压力传感器100不仅可以检测机械负载的位置，而且可以检测机械负载的大小，从而实现三维压力感测。
柔性压力衬底110可以由选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇(PEN)、无色聚酰亚胺(CPI)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、聚醚砜(PES)、聚降冰片烯(PNB)或玻璃的光学透明和柔性材料组成。柔性压力衬底110的材料被制成使得柔性压力衬底110具有足够的弹性，以允许其在使用期间在预期施加到柔性压力衬底110的压力接收表面的力水平下从静止位置弯曲，然后一旦力释放就返回其原始静止位置。柔性压力衬底110的厚度可以在0.01mm-2mm的范围内。例如，在一些实施例中，柔性压力衬底110可以包括杨氏模量为1GPa-4GPa的塑料膜。在一些实施例中，柔性压力衬底110可以是杨氏模量为2GPa-2.7GPa的PET衬底。在一些实施例中，柔性压力衬底110可以是厚度为0.01-0.33mm的玻璃板。
支撑衬底160可以由选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇(PEN)、无色聚酰亚胺(CPI)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、聚醚砜(PES)、聚降冰片烯(PNB)或玻璃的光学透明材料组成。支撑衬底160的弹性小于柔性压力衬底110的弹性，使得当压力施加到柔性压力衬底110上时，支撑衬底160不会弯曲，这有助于压力电极层120和压敏复合层140之间的接触面积随着施加到柔性压力衬底110上的压力量而变化。例如，当柔性压力衬底110是塑料衬底时，支撑衬底160可以是玻璃。当柔性压力衬底110是薄材料时，支撑衬底160可以是相同材料中较厚的一种，例如比柔性压力衬底110厚5-10倍，或者具有较高杨氏模量的另一种材料。支撑衬底160的厚度可以在0.05mm-2mm的范围内。例如，在一个实施例中，柔性压力衬底110可以包括杨氏模量为1GPa-4GPa的塑料膜，支撑衬底160可以包括杨氏模量为50GPa-90GPa的玻璃板。在另一实施例中，柔性压力衬底110可以是厚度为0.01mm-0.33mm的玻璃板，支撑衬底160可以包括厚度为1mm-2mm的玻璃板。这样，在规定的检测范围内，弯曲柔性压力衬底的压力对支撑衬底的影响小得多。
压力电极层120可以是光学透明的，并且包括透明导电材料，该透明导电材料选自氟掺杂的氧化锡(FTO)、氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟锡锌(ITZO)、聚(3，4-乙烯二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT：PSS)、碳纳米颗粒、碳纳米管、石墨烯、金属纳米颗粒、金属纳米线(例如Ag纳米线)、金属纳米格栅、金属网、导电聚合物纳米颗粒、导电聚合物纳米孔网络或其混合。压力电极层120可以通过但不限于槽模涂覆、喷涂、迈耶杆涂覆、叶片涂覆、丝网印刷、喷墨印刷、冲压等直接涂覆在压力衬底110的支撑衬底面对表面上。
压力电极层120的厚度可以不超过200nm，以确保高光学透明度。在一些实施例中，压力电极层120的厚度可以在1nm至200nm、5nm至200nm、10nm至200nm、20nm至200nm、30nm至200nm、40nm至200nm、50nm至200nm、60nm至200nm、70nm至200nm、80nm至200nm、90nm至200nm或100nm至200nm的范围内，或者在前述值中的任何两个之间限定的任何范围内，例如20nm至100nm。在一个实施例中，压力电极层120的厚度约为150nm。在另一实施例中，压力电极层120的厚度约为100nm。在又一实施例中，压力电极层120的厚度约为50nm。
在一些实施例中，如图2中所示，压力电极层120可进一步包括彼此平行并由绝缘间隙隔开的多个导电迹线。压力电极层120的多个导电迹线的图案可以通过例如激光烧蚀、离子束蚀刻、光刻、电子束光刻在压力电极层120上形成。每个导电迹线的宽度为1mm-10mm。两个相邻导电迹线之间的绝缘间隙宽度为0.1mm-0.5mm。压力电极层120的多个导电迹线沿着第一方向延伸并平行于第一方向，例如沿着图2中所示的X方向。
类似地，支撑电极层150可以是光学透明的，并且包括透明导电材料，该透明导电材料选自氟掺杂的氧化锡(FTO)、氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟锡锌(ITZO)、聚(3，4-乙烯二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT：PSS)、碳纳米颗粒、碳纳米管、石墨烯、金属纳米颗粒、金属纳米线(例如Ag纳米线)、金属纳米格栅、金属网、导电聚合物纳米颗粒、导电聚合物纳米孔网络或其混合。支撑电极层150可以通过但不限于槽模涂覆、喷涂、迈耶杆涂覆、叶片涂覆、丝网印刷、喷墨印刷、冲压等直接涂覆在支撑衬底160的压力衬底面对表面上。
支撑电极层150的厚度可以不超过200nm，以确保高光学透明度。在一些实施例中，支撑电极层150的厚度可以在1nm至200nm、5nm至200nm、10nm至200nm、20nm至200nm、30nm至200nm、40nm至200nm、50nm至200nm、60nm至200nm、70nm至200nm、80nm至200nm、90nm至200nm或100nm至200nm的范围内，或者在前述值中的任何两个之间限定的任何范围内，例如20nm至100nm。在一个实施例中，支撑电极层150的厚度约为150nm。在另一实施例中，支撑电极层150的厚度约为100nm。在又一实施例中，支撑电极层150的厚度约为50nm。
在一些实施例中，压力电极层120和支撑电极层150可以包括相同类型的透明导电材料。例如，压力电极层120和支撑电极层150可以包括相同的透明导电氧化物，例如氟掺杂的氧化锡、氧化铟锡、氧化铟锌或氧化铟锡锌等。在其他实施例中，压力电极层120和支撑电极层150可以包括不同的透明导电材料。例如，支撑电极层150可以包括透明导电氧化物，例如氟掺杂的氧化锡、氧化铟锡、氧化铟锌或氧化铟锡锌等，并且压力电极层120可以包括聚(3，4-乙烯二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT：PSS)、碳纳米颗粒、碳纳米管、石墨烯、金属纳米颗粒、金属纳米线(例如Ag纳米线)、金属纳米格栅、金属网、导电聚合物纳米颗粒、导电聚合物纳米孔网络或其混合，反之亦然。这样，可以调节压力电极层120和支撑电极层150的物理和电属性。例如，在一个实施例中，支撑电极层150可以包括氧化铟锡(ITO)，并且压力电极层120可以包括包括金属纳米线(例如Ag纳米线)的复合材料。
在一些实施例中，如图2中所示，支撑电极层150可以包括彼此平行并由绝缘间隙隔开的多个导电迹线。支撑电极层150的多个导电迹线的图案可以通过例如激光烧蚀、离子束蚀刻、光刻、电子束光刻在支撑电极层150上形成。每个导电迹线的宽度为1mm-10mm。两个相邻导电迹线之间的绝缘间隙宽度为0.1mm-0.5mm。支撑电极层150的多个导电迹线沿着第二方向延伸并平行于第二方向，例如沿着图2中所示的Y方向。
压力电极层120的多个导电迹线和支撑电极层150的多个导电迹线以一定角度定向，以在压力电极层120的多个导电迹线和支撑电极层150的多个导电迹线的横截面处限定多个压力感测像素，即，第一方向和第二方向不同并以该角度定向。在一些实施例中，压力电极层120的多个导电迹线基本垂直于支撑电极层150的多个导电迹线定向。每个压力感测像素可以包括弹性介电层130的透明弹性介电膜的至少一个直孔和下面详细描述的压敏复合层140的至少一个导电单元。本领域技术人员可以理解，压力电极层120的多个导电迹线和支撑电极层150的多个导电迹线连接到外部电阻测量电路，该外部电阻测量电路包括多路复用器和控制电路，以检测当外力施加到电阻式压力传感器100上时每个压力感测像素的电阻变化以及在使用期间外力施加到电阻式压力传感器100上的位置。
参考图3和图4。图3示出了根据本公开的一些实施例的电阻式压力传感器的弹性介电层的局部放大顶视图。图4示出了根据本公开的一些实施例的电阻式压力传感器的局部放大横截面图。如图3和图4中所示，弹性介电层130可以包括透明弹性介电膜132和多个尺寸变化的直孔134-138，该直孔沿着透明弹性介电膜132的厚度方向(即，如图1中所示的Z轴方向)贯穿透明弹性介电膜132，从而形成具有微结构的弹性介电间隔物。
多个尺寸变化的直孔134-138均匀地分布在透明弹性介电膜132中。透明弹性介电膜132可以包括光学透明的弹性体，例如聚异戊二烯、聚丁二烯、聚丙烯酸酯弹性体、硅酮弹性体、氟弹性体、聚氨酯弹性体、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物等。例如，在一些实施例中，透明弹性介电膜132可以包括硅酮弹性体、聚丙烯酸酯弹性体、丙烯酸酯弹性体或其混合。在一个实施例中，透明弹性介电膜132可以包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)。多个尺寸变化的直孔可以是棱柱形状、圆柱形状或其混合。在压力电极层120的多个导电迹线和支撑电极层150的多个导电迹线的横截面处形成的每个压力感测像素可以包括至少一个直孔。透明弹性介电膜132中尺寸变化的直孔的形成可以通过工业中已知的光刻、电子束光刻、离子束蚀刻等来实现。
透明弹性介电膜132的厚度在50nm-500nm、60nm-500nm、70nm-500nm、80nm-500nm、100nm-500nm、200nm-500nm、300nm-500nm或400nm-500nm的范围内，或者在前述值中的任何两个之间限定的任何范围内，例如200nm-300nm。
在一些实施例中，如图3和图4中所示，多个尺寸变化的直孔134-138中的每一个是具有直径的圆柱形孔，并且每个圆柱形孔的直径不小于透明弹性介电膜132的厚度。圆柱形孔的直径在50纳米-30微米的范围内。
弹性介电层130可以直接附接到压敏复合层140的第一表面142，即，夹在压敏复合层140和压力电极层120之间作为弹性介电间隔物。可替代地，弹性介电层130可以直接附接到压敏复合层140的第二表面144，即，夹在压敏复合层140和支撑电极层150之间作为弹性介电间隔物。具有孔结构的弹性介电层130可以通过外力变形，并且一旦移除外力，弹性介电层的未变形状态可以恢复。
如图1和图2中所示，压敏复合层140具有面向压力电极层120的第一表面142和与第一表面相对并平行的第二表面144，并且可以包括透明聚合物介电基质148和基本垂直于第一表面142取向的导电一维纳米材料146。这里使用的术语“基本垂直于”是指导电一维纳米材料的纵轴与基准面(例如第一表面142)之间的夹角在70-90度的范围内。换句话说，导电一维纳米材料的纵轴在第一表面142的表面法线的0-20度内定向。在一些实施例中，嵌入透明聚合物介电基质148中的至少60％的导电纳米线基本垂直于第一表面142定向。在一些实施例中，嵌入透明聚合物介电基质148中的至少70％的导电纳米线基本垂直于第一表面142定向。在一个优选实施例中，嵌入透明聚合物介电基质148中的至少80％的导电纳米线基本垂直于第一表面142定向。
导电一维纳米材料146可以包括选自金属纳米线、导电聚合物纳米线、陶瓷导电纳米线、碳纳米线、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管及其混合的导电纳米线。导电纳米线均匀地分布在透明聚合物介电基质148中，以形成聚合物导电纳米线复合物，并且部分地暴露在第一表面和/或第二表面上，以形成非串扰和分散的导电单元。这里使用的术语“非串扰”是指在两个相邻的导电单元之间没有电接触。每个导电单元可以包括至少一个贯通导电通道，该贯通导电通道通过一个单个导电纳米线或多个导电纳米线从第一表面142延伸到第二表面144。导电单元彼此之间有足够的空间，以确保同一区域中相邻的导电单元被透明聚合物介质隔离。因此，导电单元内的电阻低，导电单元之间的电阻极高，换句话说，压敏复合层140在第一表面142和第二表面144上具有极高的电阻，但在压敏复合层上的导电单元内，即在压敏复合层140的厚度方向上具有低的电阻。在一些实施例中，第一/第二表面上的导电单元的密度为每平方微米约1至105个导电单元，优选地每平方微米约10至105个导电单元，更优选地每平方微米约102至105个导电单元，甚至更优选地每平方微米约103至105个导电单元。
由于压敏复合层140直接附接到具有多孔结构的弹性介电层130，因此圆柱形孔和聚合物导电纳米线复合膜的每个重叠区域可以包括至少一个导电单元。圆柱形孔的直径越大，其与聚合物导电纳米线复合膜重叠区域中的导电单元的数量越多。结果，在压力电极层120的多个导电迹线和支撑电极层150的多个导电迹线的横截面处形成的每个压力感测像素可以包括至少一个导电单元。
透明聚合物介电基质148可以包括由液体前体聚合的聚合物，该液体前体选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、甲基苯乙烯、硅氧烷、硅醚、异氰酸酯、环氧树脂及其混合。在环境温度下，透明聚合物介电基质148的储能模量可以在100kPa-10GPa、1MPa-10GPa、10MPa-10GPa、100MPa-10GPa、500MPa-10GPa、1GPa-10GPa、2GPa-10GPa、3GPa-10GPa、4GPa-10GPa或5GPa-10GPa的范围内，或者在前述值中的任何两个之间限定的任何范围内，例如1GPa-5GPa。
透明聚合物介电基质148的厚度可以在0.1微米-10微米、0.5微米-10微米、1微米-10微米、2微米-10微米、3微米-10微米、4微米-10微米、5微米-10微米、6微米-10微米、7微米-10微米、8微米-10微米或9微米-10微米的范围内，或者在前述值中的任何两个之间限定的任何范围内，例如3微米-5微米。
用于导电一维纳米材料146的合适的金属纳米线可以包括但不限于银纳米线(Ag纳米线)、铜纳米线、金纳米线、镍纳米线、铂纳米线、不锈钢纳米线或其混合。用于导电一维纳米材料146的合适的导电聚合物纳米线可以包括但不限于聚吡咯纳米线/纳米管、聚苯胺纳米线/纳米管、聚噻吩纳米线/纳米管、聚(3-甲硫基噻吩)纳米线/纳米管、聚(3,4-乙基硫基噻吩)纳米线/纳米管、其混合。用于导电一维纳米材料146的合适的陶瓷导电纳米线可以包括但不限于氧化铟锡纳米线/纳米管。用于导电一维纳米材料146的合适的碳纳米管可以包括单壁碳纳米管、多壁碳纳米管或其混合。适合于导电一维纳米材料146的导电纳米线的直径在1nm-100nm的范围内。适合于导电一维纳米材料146的导电纳米线的长度在压敏复合层140厚度的100％至200％的范围内。这样，嵌入在透明聚合物介电基质148中并且相对于压敏复合层140的第一/第二表面基本上垂直对齐的导电纳米线可以部分地暴露在压敏复合层140的第一表面和/或第二表面上，以形成非串扰和分散的导电单元。每个导电单元包括至少一个贯通导电通道，该贯通导电通道通过一个单个导电纳米线或多个导电纳米线从第一表面142延伸到第二表面144。
当具有多孔结构的弹性介电层130附接到压敏复合层140的第一表面142并夹在压敏复合层140和压力电极层120之间时，支撑电极层150附接到压敏复合层140的第二表面144，并通过导电单元与压敏复合层140直接电接触。当弹性介电层130附接到压敏复合层140的第二表面144并夹在压敏复合层140和支撑电极层150之间时，压力电极层120附接到压敏复合层140的第一表面142，并通过导电单元与压敏复合层140直接电接触。压敏复合层140的弹性小于弹性介电层130的弹性。
在一些实施例中，电阻式压力传感器100可进一步包括布置在柔性压力衬底110的压力接收表面上的保护层170。保护层170可以是光学透明的并且包括保护涂层。保护涂层可以由具有高硬度的纳米厚无机涂层(例如，氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化镁、氧化锆、金刚石、过渡金属碳化物)、包括无机纳米颗粒和聚合物树脂基体的纳米复合材料、包括纳米厚无机沉积物(例如，氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化锆、金刚石、过渡金属碳化物)和聚合物的交替层的多层涂层或具有高硬度的薄玻璃制成。保护层170的应用可以是槽模涂层、凹印涂层、迈耶杆涂层、叶片涂层，然后在加热或暴露于UV光下固化、原子层沉积、化学气相沉积等。应当注意，用于保护层170的任何材料都应该具有至少与柔性压力衬底110的弹性匹配的弹性，使得当在其上施加压力时保护层170可以与柔性压力衬底110一起弯曲。
参考图5，其示出了根据本公开的一些实施例的在不同压缩力水平下操作的电阻式压力传感器100的示意性横截面图。如图5的面板(a)中所示，当不施加外力时，弹性介电层130布置在压力电极层120和压敏复合层140之间，在两个电极层之间没有导电电路，并且可检测电阻为无穷大或非常大。在力200的作用下(例如，用户通过他/她的手指或触笔按压柔性压力衬底110的压力接收表面或柔性压力衬底110的保护层170)，柔性压力衬底110和压力电极层120在触摸区域处向下弯曲。当力200的水平低并且高于阈值时，如图5的面板(b)中所示，压力电极层120通过弹性介电层130的触摸区域周围的大直径孔与压敏复合层140电接触。激活变形的大直径孔中的至少一个导电单元，并且两个电极层通过至少一个导电单元的至少一个导电通道相互连接，并形成闭合电路，从而可以检测到一定的电阻。当施加的力200增加时，如图5的面板(c)中所示，压力电极层120进一步通过弹性介电层130的中直径孔与压敏复合层140电接触，中直径孔中的至少一个导电单元被激活，两个电极层之间的更多导电通道相互连接并形成闭合电路，并且可检测电阻减小。施加的力200越大，压力电极层120可以通过具有更大直径的弹性介电层130的孔与压敏复合层140电接触，如图5的面板(d)中所示；因此，两个电极层之间激活的导电通道越多，通过这些被激活的导电通道相互连接并形成闭合电路，可检测电阻变得越小。因此，可以在施加力200的位置处定性和精确地测量所施加的力200的量和水平。此外，通过调整弹性介电层130表面上的直孔的直径和面积比，可以根据实际应用要求调整电阻式压力传感器100的压力水平和灵敏度的检测范围。
参考图6，其示出了根据本公开的一些实施例的电阻式压力传感器200的示意性横截面图。如图6中所示，电阻式压力传感器200是光学透明的，并且可以包括：
柔性压力衬底210和支撑衬底260，柔性压力衬底210具有压力接收表面和支撑衬底面对表面并与支撑衬底260平行，支撑衬底260具有压力衬底面对表面；
第一电极220，其布置在柔性压力衬底210的支撑衬底面对表面上，并且具有支撑衬底面对表面；
第二电极250，其布置在支撑衬底260的压力衬底面对表面上，并且具有压力衬底面对表面；
压敏复合层240，其具有第一表面242和与第一表面242相对并平行的第二表面244，并且位于第一电极220和第二电极250之间，压敏复合层240的第二表面244面向支撑衬底260，其中，压敏复合层240包括基本垂直于第一表面242取向的导电一维纳米材料246；以及
多个弹性介电间隔物230，其被配置为在第一电极220和压敏复合层240之间限定绝缘间隙232。
柔性压力衬底210的结构和特征类似于上述柔性压力衬底110的结构和特征；支撑衬底260的结构和特征类似于上述支撑衬底160的结构和特征；第一电极220的结构和特征类似于上述压力电极层120的结构和特征；第二电极250的结构和特征类似于上述支撑电极层150的结构和特征；压敏复合层240的结构和特征类似于上述压敏复合层140的结构和特征。因此，对于柔性压力衬底210、第一电极220、压敏复合层240、第二电极250和支撑衬底260的详细描述，可以参考以上详细描述的每个对应部分的描述，为了简明起见，在此将不完全重复。
例如，压敏复合层240具有面向第一电极220的第一表面242和与第一表面242相对并平行的第二表面144，并且可以包括透明聚合物介电基质248和基本垂直于第一表面242取向的导电一维纳米材料246。导电一维纳米材料246可以包括选自金属纳米线、导电聚合物纳米线、陶瓷导电纳米线、碳纳米线、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管及其混合的导电纳米线。导电纳米线均匀分布在透明聚合物介电基质248中，以形成聚合物导电纳米线复合物，并且部分暴露在第一表面242和/或第二表面244上，以形成非串扰和分散的导电单元，其中，每个导电单元可以包括至少一个贯通导电通道，该贯通导电通道通过一个单个导电纳米线或多个导电纳米线从第一表面242延伸到第二表面244。导电单元彼此之间有足够的空间，以确保同一区域中相邻的导电单元被透明聚合物介质隔离。因此，导电单元内的电阻低，导电单元之间的电阻极高，换句话说，压敏复合层240在第一表面242和第二表面244上具有极高的电阻，但在压敏复合层240上的导电单元内，即在压敏复合层240的厚度方向上具有低的电阻。在一些实施例中，第一/第二表面上的导电单元的密度为每平方微米约1至105个导电单元，优选地每平方微米约10至105个导电单元，更优选地每平方微米约102至105个导电单元，甚至更优选地每平方微米约103至105个导电单元。
在一些实施例中，嵌入透明聚合物介电基质248中的至少60％的导电纳米线基本垂直于第一表面242定向。在一些实施例中，嵌入透明聚合物介电基质248中的至少70％的导电纳米线基本垂直于第一表面242定向。在一个优选实施例中，嵌入透明聚合物介电基质248中的至少80％的导电纳米线基本垂直于第一表面242定向。
透明聚合物介电基质248可以包括由液体前体聚合的聚合物，该液体前体选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、甲基苯乙烯、硅氧烷、硅醚、异氰酸酯、环氧树脂及其混合。在环境温度下，透明聚合物介电基质248的储能模量可以在100kPa-10GPa、1MPa-10GPa、10MPa-10GPa、100MPa-10GPa、500MPa-10GPa、1GPa-10GPa、2GPa-10GPa、3GPa-10GPa、4GPa-10GPa或5GPa-10GPa的范围内，或者在前述值中的任何两个之间限定的任何范围内，例如1MPa-500MPa。在一个实施例中，在环境温度下，透明聚合物介电基质248具有在1GPa-5GPa范围内的储能模量。
透明聚合物介电基质248的厚度可以在0.1微米-10微米、0.5微米-10微米、1微米-10微米、2微米-10微米、3微米-10微米、4微米-10微米、5微米-10微米、6微米-10微米、7微米-10微米、8微米-10微米或9微米-10微米的范围内，或者在前述值中的任何两个之间限定的任何范围内，例如3微米-5微米。
用于导电一维纳米材料246的合适的金属纳米线可以包括但不限于银纳米线(Ag纳米线)、铜纳米线、金纳米线、镍纳米线、铂纳米线、不锈钢纳米线或其混合。用于导电一维纳米材料246的合适的导电聚合物纳米线可以包括但不限于聚吡咯纳米线/纳米管、聚苯胺纳米线/纳米管、聚噻吩纳米线/纳米管、聚(3-甲硫基噻吩)纳米线/纳米管、聚(3,4-乙基硫基噻吩)纳米线/纳米管、其混合。用于导电一维纳米材料246的合适的陶瓷导电纳米线可以包括但不限于氧化铟锡纳米线/纳米管。用于导电一维纳米材料246的合适的碳纳米管可以包括单壁碳纳米管、多壁碳纳米管或其混合。适合于导电一维纳米材料246的导电纳米线的直径在1nm-100nm的范围内。适合于导电一维纳米材料246的导电纳米线的长度在压敏复合层240厚度的100％至200％的范围内。这样，嵌入在透明聚合物介电基质248中并且相对于压敏复合层240的第一/第二表面基本上垂直对齐的导电纳米线可以部分地暴露在压敏复合层240的第一表面242和/或第二表面244上，以形成非串扰和分散的导电单元。每个导电单元包括至少一个贯通导电通道，该贯通导电通道通过一个单个导电纳米线或多个导电纳米线从第一表面242延伸到第二表面244。
多个弹性介电间隔物230是分离的、光学透明的，并布置在第一电极220和压敏复合层240之间，用于将柔性压力衬底210和支撑衬底260连接在一起，并为绝缘间隙232提供结构支撑。弹性介电间隔物230可以包括介电弹性体，例如丙烯酸弹性体、聚氨酯弹性体、硅酮弹性体等。弹性介电间隔物230可以是直径为15微米-100微米、高度为1微米-100微米的柱状。弹性介电间隔物230的尺寸、形状和刚度可以根据柔性压力衬底210的弹性和实际应用而变化。弹性介电间隔物230在x-y平面上的横截面，即平行于压敏复合层240的第一表面242的平面上的横截面可以包括但不限于圆形、椭圆形、环形、正方形、矩形或正多边形。绝缘间隙232可以包括但不限于氮气或空气等绝缘气体，或者乙二醇、硅油或矿物油等非挥发性绝缘流体。
如图6中所示，在一些实施例中，第二电极250附接到压敏复合层240的第二表面244并与压敏复合层240直接电接触，弹性介电间隔物230附接到压敏复合层240的第一表面242并与第一电极220接触。当没有对电阻式压力传感器200的柔性压力衬底210施加压力时，在第一电极220和第二电极250之间存在开路，并且由于开路，外部电阻测量电路不能检测电阻。当对柔性压力衬底210施加压力时，柔性压力衬底210向下弯曲，并且围绕施加压力的压力区域的弹性介电间隔物230变形，使得第一电极220接触压敏复合层240的第一表面242，并且压敏复合层240中的至少一个导电单元和第一电极220通过部分暴露在第一表面242上的导电纳米线电接触。结果，至少一个导电通道连接在第一电极220和第二电极250之间，并且电阻测量电路可以检测施加压力的压力区域的局部电阻。当所施加的压力增大时，第一电极220与压敏复合层240在第一表面242上的接触面积增大，第一电极220与压敏复合层240的更多的导电单元电接触，在第一电极220与第二电极250之间连接更多的导电通道，并且电阻测量电路检测到的电阻减小。当移除所施加的压力时，柔性压力衬底210返回到其原始位置，即静止位置，第一电极220和压敏复合层240之间的电接触断开，并且第一电极220和第二电极250之间的开路状态恢复。
参考图7，其示出了根据本公开的一些实施例的电阻式压力传感器200的顶视图(上面板)中的示例性介电间隔物配置及其对应的可检测压力范围(下面板)的示意图。如图7中所示，示出了在第一电极220的导电迹线和第二电极250的导电迹线的横截面处形成的一个压力感测像素中的若干示例性介电间隔物配置。应当注意，电阻式压力传感器200还包括布置在第一电极220和第二电极250之间的压敏复合层240(由于其在图中的光学透明性而不可见)，并且弹性介电间隔物布置在压敏复合层240和第一电极220之间。应当进一步注意，在一个压力感测像素内，当弹性介电间隔物230布置在像素的角上时，弹性介电间隔物被计为1/4，因为它与像素的外部共享；类似地，当弹性介电间隔物230布置在像素的侧边缘上时，弹性介电间隔物被计为1/2。因此，图7的上面板中的最左边的介电间隔物配置包括一个压力感测像素中的一个间隔物，图7的上面板中从左边开始的第二介电间隔物配置包括一个压力感测像素中的两个间隔物，图7的上面板中从右边开始的第二介电间隔物配置包括一个压力感测像素中的三个间隔物，以及图7的上面板中的最右边的介电间隔物配置包括一个压力感测像素中的四个间隔物。以这种方式，多个弹性介电间隔物230可以形成具有预定微结构的弹性介电间隔物。它们相应的可检测压力范围在图7的下面板中示出。例如，在一些实施例中，电阻式压力传感器200的压力感测像素可以包括图7的上面板的最左边的介电间隔物配置，当压力施加到压力感测像素时，柔性压力衬底210和第一电极220弯曲，并且弹性介电间隔物230变形。当压力达到第一初始压力时，第一电极220电接触压力感测像素的至少一个导电单元以使压力可检测。当压力增加时，越来越多的压力感测像素的导电单元与第一电极电接触，直到压力感测像素的所有可用导电单元与第一电极电接触以达到第一可检测压力范围。可替代地，电阻式压力传感器200的压力感测像素可以包括图7的上面板的从左起第二介电间隔物配置，由于其介电间隔物配置，电阻式压力传感器200可以具有第二初始压力和第二可检测压力范围。或者，电阻式压力传感器200的压力感测像素可以包括图7的上面板的从右起第二介电间隔物配置，并且电阻式压力传感器200可以具有第三初始压力和第三可检测压力范围。或者，电阻式压力传感器200的压力感测像素可以包括图7的上面板的最右侧介电间隔物配置，并且电阻式压力传感器200可以具有第四初始压力和第四可检测压力范围。第一初始压力大于第二初始压力。第二初始压力大于第三初始压力。第三初始压力大于第四初始压力。类似地，第一可检测压力范围比第二可检测压力范围大。第二可检测压力范围大于第三可检测压力范围。第三可检测压力范围大于第四可检测压力范围。
参考图8，其示出了根据本公开的一些实施例的电阻式压力传感器200的另一示例性介电间隔物配置的示意图。如图8中所示，电阻式压力传感器200的压力感测像素可包括至少8个弹性介电间隔物230。至少8个弹性介电间隔物230可以具有不同的刚度。例如，至少8个弹性介电间隔物230的外围弹性介电间隔物可以具有第一刚度，在外围和中心之间的压力感测像素的内部区域中的弹性介电间隔物可以具有第二刚度，并且在压力感测像素的中心中的弹性介电间隔物可以具有第三刚度，其中第一刚度大于第二刚度，第二刚度大于第三刚度。因此，多个弹性介电间隔物230可以形成具有另一预定微结构的弹性介电间隔物。以这种方式，电阻式压力传感器200的灵敏度和可检测压力范围可以根据实际应用进行微调。
在一些实施例中，电阻式压力传感器200可进一步包括保护层270。保护270的结构和特征类似于上面公开的保护层170的结构和特征。因此，对于保护层270的详细描述，可以参考上面详细描述的保护层170的描述，为了简明起见，这里不再重复。
本领域中传统压敏复合材料的导电通道是由分散在介电基质中的导电颗粒链组成的。导电颗粒的浓度必须高于渗流阈值以形成连续的导电通道，这可能会由于导电颗粒的光散射而显著降低复合材料的光学透明度。相反，本公开提供的压敏复合层的第一和第二表面在导电纳米线的长度方向上基本上是通过导电纳米线连接的，因此只需要少量的导电纳米线就可以实现低电阻的效果，这保证了压敏复合层的高光学透过率。
传统的压敏复合材料通过压缩改变导电颗粒在介电基质中的空间排列，从而改变导电颗粒之间的导电性，从而改变电阻。本公开提供的压敏复合物通过改变电极与压敏复合物层表面之间的接触面积来激活不同数量的导电单元，从而改变压敏复合物层上的测量电阻。在使用过程中，本公开的电阻式压力传感器的压敏复合层无需反复变形，导电纳米线无需在聚合物介电基质中反复位移，这保证了压敏复合层的耐用性。在传统的压敏复合材料中，导电颗粒通过交联形成导电颗粒链。受压时，导电颗粒链的空间排列发生变化，导致复合材料整体电阻率的变化。本公开提供的压敏复合层中的导电单元是分散和离散的，并且局部施加的压力将不会影响其他区域的检测电阻。因此，本公开的电阻式压力传感器可用于具有传统多点触摸检测硬件和软件的电子系统中，以同时检测和处理不同位置处的多点触摸和施加的压力。在优选实施例中，电阻式压力传感器是光学透明的，因此它可以与视觉显示设备组合。然而，在其他实施例中，本公开的电阻式压力传感器可以结合到不需要透明度的其他系统或设备中。
本公开还提供了一种制造压敏复合膜的方法，该压敏复合膜包括透明聚合物介电基质和均匀分布在透明聚合物介电基质中并基本上沿压敏复合膜的厚度方向取向的导电一维纳米材料，该方法包括：
提供其上涂覆有释放层的合成衬底，并提供聚合物前体溶液，该聚合物前体溶液包括透明聚合物介电基质的液体前体和可选的第一挥发性溶剂；
在室温下将聚合物前体溶液涂覆在释放层上，以通过使用聚合物前体溶液在释放层上获得液体前体膜；
将液体前体膜加热到第一温度，其中，第一温度高于第一挥发性溶剂(如果存在)的沸点，并且低于透明聚合物介电基质的液体前体的沸点和透明聚合物介电基质的液体前体的聚合温度(透明聚合物介电基质的液体前体是可热聚合的)；
将包括导电一维纳米材料和第二挥发性溶剂的导电纳米线悬浮液竖直并均匀地喷涂到液体前体膜上，以获得嵌入导电一维纳米材料的液体前体膜，其中，第二挥发性溶剂的沸点低于第一温度；以及
通过用UV光照射嵌入有导电一维纳米材料的液体前体膜，原位聚合固化嵌入有导电一维纳米材料的液体前体膜，然后将固化的嵌入有导电一维纳米材料的液体前体膜从释放层移除，以获得压敏复合膜。
导电一维纳米材料基本上沿压敏复合膜的厚度方向取向，是指嵌入压敏复合膜的导电一维纳米材料的纵轴基本上平行于压敏复合膜的厚度方向，并且嵌入压敏复合膜的导电一维纳米材料的纵轴与压敏复合膜的厚度方向的夹角在0-20度的范围内。在一些实施例中，嵌入压敏复合膜中的至少60％的导电纳米线基本上沿压敏复合膜的厚度方向取向。在一些实施例中，嵌入压敏复合膜中的至少70％的导电纳米线基本上沿压敏复合膜的厚度方向取向。在一个优选实施例中，嵌入压敏复合层中的至少80％的导电纳米线基本上沿压敏复合膜的厚度方向取向。
第一挥发性溶剂和第二挥发性溶剂可以彼此相同或不同，并且包括水、挥发性醇、挥发性醚、四氢呋喃、二氧六环、挥发性酮或挥发性酯中的一种或多种。
导电一维纳米材料可以参考导电一维纳米材料146和246的详细描述，为简明起见，这里将不详细描述。导电一维纳米材料与第二挥发性溶剂的质量比为0.005-0.05wt％。
液体前体可以包括丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、甲基苯乙烯、硅氧烷、硅醚、异氰酸酯、环氧化合物或其混合的单体、低聚物或预聚合物。
除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开的技术领域的技术人员通常理解的相同的含义。本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本公开。如在本公开和所附权利要求中使用的，除非上下文另外明确指示，否则单数形式“一”、“一个”、“该”也旨在包括复数形式。还应理解，本文使用的术语“和”和“或”是指并涵盖一个或多个相关列出项目的任何或所有可能组合。
本文使用的术语“约”通常指给定值或特性的20％以内，优选地10％以内，更优选地5％以内。除非上下文另有明确说明，否则本文提供的所有数值都由术语“约”修改。
本文使用的术语“光学透明”当应用于物体时意味着该物体是清晰的，并且光可以通过该物体而被人眼感知。因此，光谱的可见部分中的光可以穿过本公开的透明电阻式压力传感器以被人眼感知。
应当注意，在本公开中，诸如“第一”、“第二”、“第三”等关系术语在此仅用于将一个实体或操作与另一个实体或操作区分开来，而不必要求或暗示在这些实体或操作之间的任何此类实际关系或顺序。术语“包括/包括”、“包括/包括”、“具有/具有/具有”或其任何其他变体旨在涵盖非排他性包含，从而包括一系列元素的过程、方法、物品或设备不仅包括这些元素，还包括未明确列出的其他元素，或者还包括这些过程、方法、物品或设备固有的元素。如果没有更多的限制，由短语定义的元素，如“包括……”，“包括一个……”不排除在包括该元素的过程、方法、物品或设备中存在其他相同的元素。
最后，应当注意，上述实施例/示例仅用于说明本公开的技术特征，而不是限制它们；尽管已经参考前述实施例和示例详细描述了本公开，但本领域普通技术人员应当理解：在前述实施例和示例中公开的技术特征仍然可以修改，一些或全部技术特征可以等价地替换，但是，这些修改或替换不偏离本公开的精神和范围。
Claims (20)
1.一种电阻式压力传感器，包括：
柔性压力衬底，其具有压力接收表面和支撑衬底面对表面并与支撑衬底平行；
压力电极层，其布置在所述柔性压力衬底的所述支撑衬底面对表面上；
具有微结构的弹性介电间隔物；
压敏复合层，其具有面向所述压力电极层的第一表面和与所述第一表面相对并平行的第二表面，其中，所述压敏复合层包括基本垂直于所述第一表面取向的导电一维纳米材料；
支撑电极层，其布置在面向所述支撑衬底的表面并面向所述压力电极层的压力衬底上；以及
所述支撑衬底，
其中，具有所述微结构的所述弹性介电间隔物和所述压敏复合层位于所述压力电极层和所述支撑电极层之间，并且是光学透明的。
2.根据权利要求1所述的电阻式压力传感器，
其中，具有所述微结构的所述弹性介电间隔物附接到所述压敏复合层的所述第一表面并与所述压力电极层接触，并且所述支撑电极层附接到所述压敏复合层的所述第二表面并与所述压敏复合层直接电接触；或
其中，具有所述微结构的所述弹性介电间隔物附接到所述压敏复合层的所述第二表面并与所述支撑电极层接触，并且所述压力电极层附接到所述压敏复合层的所述第一表面并与所述压敏复合层直接电接触。
3.根据权利要求2所述的电阻式压力传感器，其中，具有所述微结构的所述弹性介电间隔物包括透明弹性介电膜和多个尺寸变化的直孔，所述直孔沿所述透明弹性介电膜的厚度方向贯穿所述透明弹性介电膜。
4.根据权利要求2所述的电阻式压力传感器，其中，具有所述微结构的所述弹性介电间隔物包括多个分离的透明弹性介电间隔物。
5.根据权利要求3所述的电阻式压力传感器，其中，所述多个尺寸变化的直孔中的每一个是具有直径的圆柱形孔，并且所述圆柱形孔的所述直径不小于所述透明弹性介电膜的厚度。
6.根据权利要求1所述的电阻式压力传感器，其中，所述导电一维纳米材料包括选自金属纳米线、导电聚合物纳米线、陶瓷导电纳米线、碳纳米线、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管及其混合的导电纳米线。
7.根据权利要求6所述的电阻式压力传感器，其中，所述压敏复合层进一步包括透明聚合物介电基质，并且所述导电纳米线均匀分布在所述透明聚合物介电基质中，并部分暴露在所述第一表面和/或所述第二表面上，以形成非串扰和分散的导电单元，其中，每个导电单元包括至少一个贯通导电通道，所述贯通导电通道通过一个单个导电纳米线或多个导电纳米线从所述第一表面延伸到所述第二表面。
8.根据权利要求7所述的电阻式压力传感器，其中，所述导电纳米线的长度在所述压敏复合层厚度的100％至200％的范围内。
9.根据权利要求8所述的电阻式压力传感器，其中，所述压敏复合层的厚度在0.1-10微米的范围内。
10.根据权利要求8所述的电阻式压力传感器，其中，所述导电纳米线的直径在1nm-100nm的范围内。
11.根据权利要求7所述的电阻式压力传感器，其中，所述透明聚合物介电基质包括由液体前体聚合的聚合物，所述液体前体选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、甲基苯乙烯、硅氧烷、硅醚、异氰酸酯、环氧树脂及其混合。
12.根据权利要求11所述的电阻式压力传感器，其中，所述透明聚合物介电基质在环境温度下具有100kPa-10GPa的储能模量。
13.根据权利要求5所述的电阻式压力传感器，其中，所述透明弹性介电膜的厚度在50nm–500nm的范围内。
14.根据权利要求13所述的电阻式压力传感器，其中，所述圆柱形孔的直径在50纳米-30微米的范围内。
15.根据权利要求4所述的电阻式压力传感器，其中，所述多个分离的透明弹性介电间隔物具有1微米-100微米的高度。
16.根据权利要求1所述的电阻式压力传感器，进一步包括布置在所述柔性压力衬底的所述压力接收表面上的保护层。
17.根据权利要求1所述的电阻式压力传感器，其中，所述压力电极层包括多个相互平行并由绝缘间隙隔开的导电迹线，所述支撑电极层包括相互平行并由绝缘间隙隔开的多个导电迹线，并且所述压力电极层的所述多个导电迹线和所述支撑电极层的所述多个导电迹线以一定角度定向，以在所述压力电极层的所述多个导电迹线和所述支撑电极层的所述多个导电迹线的横截面处限定多个压力感测像素。
18.根据权利要求1所述的电阻式压力传感器，其中，所述压力电极层的厚度不超过200nm，所述支撑电极层的厚度不超过200nm。
19.根据权利要求18所述的电阻式压力传感器，所述压力电极层和所述支撑电极层各自包括透明导电材料，所述透明导电材料独立地选自氟掺杂氧化锡(FTO)、氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟锡锌(ITZO)、聚(3，4-乙烯二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT：PSS)、碳纳米颗粒、碳纳米管、石墨烯、金属纳米颗粒、金属纳米线、金属纳米格栅、金属网、导电聚合物纳米颗粒、导电聚合物纳米孔网络及其混合。
20.根据权利要求1所述的电阻式压力传感器，其中，所述柔性压力衬底和支撑衬底各自独立地为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇(PEN)、无色聚酰亚胺(CPI)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、聚醚砜(PES)、聚降冰片烯(PNB)或玻璃。
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