CN112014005A

CN112014005A - 一种石墨基压阻式柔性压力传感器及其制备方法

Info

Publication number: CN112014005A
Application number: CN202010853766.XA
Authority: CN
Inventors: 杜宏伟; 熊超
Original assignee: Changzhou Fupusheng Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Changzhou Fupusheng Electronic Technology Co ltd
Priority date: 2020-08-24
Filing date: 2020-08-24
Publication date: 2020-12-01
Anticipated expiration: 2040-08-24
Also published as: CN112014005B

Abstract

本发明公开了一种石墨基压阻式柔性压力传感器及其制备方法，包括本体，所述本体外部连接有穿戴环，且本体顶部安装有柔性机构，所述柔性机构内部包括有上封板，且上封板底端固定安装有第一电极，所述第一电极底部连接有石墨，且石墨底端安装有PET，所述PET底部连接有第二电极，所述第二电极底端固定安装有下封板，且第一电极底端连接有灵敏机构，所述本体外侧安装有拆装机构。本发明中，在柔性机构的作用下，通过石墨在第一电极与第二电极支架，使石墨在PET表层，由于PET为柔性材质，从而使石墨在固化后转移至PET层，从而使本体的结构为石墨、PET与电极构成，从而提高了本体的柔韧性和可靠性，便于本体与人体部位贴合，使实现人体压力的实时测量。

Description

一种石墨基压阻式柔性压力传感器及其制备方法

技术领域

本发明涉及压力检测技术领域，尤其涉及一种石墨基压阻式柔性压力传感器及其制备方法。

背景技术

随着机械传感器技术不断进步，推动了压力传感器的发展。其中，压阻式压力传感器因具有结构简单、信号处理方便、集成和输出数据容易等特点，成为了微小压力测量的主要器件。压阻式压力传感器通常包括基底、敏感层和引线三个部分,由于基底和敏感层决定着传感器的柔韧性，并且由敏感材料组成的敏感层的压阻特性、导电能力等性能还影响着传感器灵敏度等性能，并且眼球、手腕、鼻腔、脖子等各种人体部分的表面都是弯曲面，需要高柔性的压力传感器才能实现测量。

现有的压阻式压力传感器，在使用时不能够对压力传感器进行弯曲保持压力传感器柔韧度的机构，而且不具备在使用压力传感器时提高压力灵敏度并且提升反应速度的机构，并且不具备对压力传感器在使用时便于拆装的机构，且不能够对压力传感器与人体部位连接牢固便于对人体进行检测的机构，导致用于压阻式压力传感器柔韧度差，反应效率慢。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的压阻式压力传感器，在使用时不能够对压力传感器进行弯曲保持压力传感器柔韧度的机构，而且不具备在使用压力传感器时提高压力灵敏度并且提升反应速度的机构，并且不具备对压力传感器在使用时便于拆装的机构，且不能够对压力传感器与人体部位连接牢固便于对人体进行检测的机构，导致用于压阻式压力传感器柔韧度差，反应效率慢的缺点，而提出的一种石墨基压阻式柔性压力传感器及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种石墨基压阻式柔性压力传感器，包括本体，所述本体外部连接有穿戴环，且本体顶部安装有柔性机构，所述柔性机构内部包括有上封板，且上封板底端固定安装有第一电极，所述第一电极底部连接有石墨，且石墨底端安装有PET，所述PET底部连接有第二电极，所述第二电极底端固定安装有下封板，且第一电极底端连接有灵敏机构，所述本体外侧安装有拆装机构，所述穿戴环一侧连接有检测机构。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述第一电极的中轴线与石墨的中轴线相重合，且第一电极的横截面积与第二电极的的横截面积相重合。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述灵敏机构的内部包括有聚合物底板，且聚合物底板顶部安装有隔离层，所述隔离层内部开设有导电孔。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述聚合物底板的横截面积与第一电极的横截面积相重合，且聚合物底板的中轴线与隔离层的中轴线相重合。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述拆装机构的内部包括有卡板，且卡板一侧连接有活动轴，所述活动轴另一侧安装有夹块，且夹块顶部连接有扭簧。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述夹块通过活动轴与卡板构成活动结构，且夹块通过扭簧与卡板构成弹性结构。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述检测机构的内部包括有透气孔，且透气孔外部连接有魔术贴子面，所述魔术贴子面另一侧安装有弹力带，且弹力带外侧固定连接有魔术贴母面。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述魔术贴母面通过弹力带与穿戴环之间构成弹性结构，且魔术贴母面通过魔术贴子面与穿戴环之间构成固定结构。

一种石墨基压阻式柔性压力传感器的制备方法，主要包括4个步骤：步骤1：将本体通过夹块、扭簧固定在卡板内部、步骤2：将穿戴环通过魔术贴子面、魔术贴母面与人体进行贴合固定、步骤3：将石墨底部与PET连接、步骤4：利用石墨基对人体压力进行感应。

所述步骤1的详细内容如下：将本体通过夹块、扭簧固定在卡板内部，在扭簧的弹性作用下，则使夹块对本体抵紧；

所述步骤2的详细内容如下：将穿戴环通过魔术贴子面、魔术贴母面与人体进行贴合固定，从而方便本体对人体进行压力感应；

所述步骤3的详细内容如下：将石墨底部与PET连接，可以实现压力感应的高灵敏度，并且提高响应时间；

所述步骤4的详细内容如下：通过穿戴环在人体部位进行固定穿戴，利用石墨基对人体压力进行感应，从而对人力压力进行监测。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明中，在柔性机构的作用下，通过石墨在第一电极与第二电极支架，使石墨在PET表层，由于PET为柔性材质，从而使石墨在固化后转移至PET层，从而使本体的结构为石墨、PET与电极构成，从而提高了本体的柔韧性和可靠性，便于本体与人体部位贴合，使实现人体压力的实时测量。

2、本发明中，在灵敏机构的作用下，由于导电孔顶部第一电极所覆盖，通过采用油包水乳液法，从而使石墨分散到聚合物底板，通过固化聚合物在完成水蒸发，从而形成一种弹性结构，且结构表面覆盖有石墨，从而形成一种三明治结构，通过石墨集中，加剧了能带变化，从而使本体的灵敏度大大提高，并且有效的提升反应效率。

3、本发明中，在拆装机构的作用下，本体在卡板内部固定，在扭簧的弹性作用下，则使夹块对本体两侧进行夹紧固定，从而使本体在穿戴环内部固定，从而使用户便于通过穿戴环使用本体，通过，这样的设置，使用户在使用时便于拆装，同时方便了对本体的收纳，便于在不同人群中使用本体时进行更换或调整。

4、本发明中，在检测机构的作用下，通过魔术贴母面与魔术贴子面贴合连接，则使穿戴环可以在人体部位进行固定，从而使本体可以对人体各部位进行压力检测，在弹力带的作用下，可以使穿戴环的使用范围更广，便于本体对不同部位的检测，同时方便了不同人群的使用。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明中柔性机构的结构示意图；

图3为本发明中灵敏机构的结构示意图；

图4为本发明中拆装机构的结构示意图；

图5为本发明中检测机构的结构示意图。

图例说明：

1、本体；2、穿戴环；3、柔性机构；301、上封板；302、第一电极；303、石墨；304、PET；305、第二电极；306、下封板；4、灵敏机构；401、聚合物底板；402、隔离层；403、导电孔；5、拆装机构；501、卡板；502、活动轴；503、夹块；504、扭簧；6、检测机构；601、透气孔；602、魔术贴子面；603、弹力带；604、魔术贴母面。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1-5，一种石墨基压阻式柔性压力传感器，包括本体1、穿戴环2、柔性机构3、上封板301、第一电极302、石墨303、PET304、第二电极305、下封板306、灵敏机构4、聚合物底板401、隔离层402、导电孔403、拆装机构5、卡板501、活动轴502、夹块503、扭簧504、检测机构6、透气孔601、魔术贴子面602、弹力带603和魔术贴母面604，本体1外部连接有穿戴环2，且本体1顶部安装有柔性机构3，柔性机构3内部包括有上封板301，且上封板301底端固定安装有第一电极302，第一电极302底部连接有石墨303，且石墨303底端安装有PET304，PET304底部连接有第二电极305，第二电极305底端固定安装有下封板306，且第一电极302底端连接有灵敏机构4，本体1外侧安装有拆装机构5，穿戴环2一侧连接有检测机构6，将PET304夹在顶部和底部两条导电柔性电极之间，以形成一种三明治结构，获得完整的电容式传感器。

进一步的，第一电极302的中轴线与石墨303的中轴线相重合，且第一电极302的横截面积与第二电极305的的横截面积相重合，利用石墨303制备本体1，工艺简单，材料廉价，并且通过与具有超高压力灵敏度的弹性泡沫材料连接，实现了高灵敏度的弯曲表面力传感。

进一步的，灵敏机构4的内部包括有聚合物底板401，且聚合物底板401顶部安装有隔离层402，隔离层402内部开设有导电孔403，由于导电孔403顶部第一电极302所覆盖，从而使结构表面覆盖着石墨303。

进一步的，聚合物底板401的横截面积与第一电极302的横截面积相重合，且聚合物底板401的中轴线与隔离层402的中轴线相重合，聚合物底板401，通过采用油包水乳液法，从而使石墨303分散到聚合物底板401，通过固化聚合物在完成水蒸发，从而形成一种弹性结构。

进一步的，拆装机构5的内部包括有卡板501，且卡板501一侧连接有活动轴502，活动轴502另一侧安装有夹块503，且夹块503顶部连接有扭簧504，卡板501使用户在使用时便于拆装，同时方便了对本体1的收纳，便于在不同人群中使用本体1时进行更换或调整。

进一步的，夹块503通过活动轴502与卡板501构成活动结构，且夹块503通过扭簧504与卡板501构成弹性结构，在扭簧504的弹性作用下，则使夹块503对本体1两侧进行夹紧固定，从而使本体1在穿戴环2内部固定，从而使用户便于通过穿戴环2使用本体1。

进一步的，检测机构6的内部包括有透气孔601，且透气孔601外部连接有魔术贴子面602，魔术贴子面602另一侧安装有弹力带603，且弹力带603外侧固定连接有魔术贴母面604，透气孔601可以使穿戴环2与人体连接保持透气性，从而提高本体1检测时的舒适度。

进一步的，魔术贴母面604通过弹力带603与穿戴环2之间构成弹性结构，且魔术贴母面604通过魔术贴子面602与穿戴环2之间构成固定结构，在弹力带603的作用下，可以使穿戴环2的使用范围更广，便于本体1对不同部位的检测，同时方便了不同人群的使用。

一种石墨基压阻式柔性压力传感器的制备方法，主要包括4个步骤：步骤1：将本体1通过夹块503、扭簧504固定在卡板501内部、步骤2：将穿戴环2通过魔术贴子面602、魔术贴母面604与人体进行贴合固定、步骤3：将石墨303底部与PET304连接、步骤4：利用石墨303基对人体压力进行感应。

步骤1的详细内容如下：将本体1通过夹块503、扭簧504固定在卡板501内部，在扭簧504的弹性作用下，则使夹块503对本体1抵紧；

步骤2的详细内容如下：将穿戴环2通过魔术贴子面602、魔术贴母面604与人体进行贴合固定，从而方便本体1对人体进行压力感应；

步骤3的详细内容如下：将石墨303底部与PET304连接，可以实现压力感应的高灵敏度，并且提高响应时间；

步骤4的详细内容如下：通过穿戴环2在人体部位进行固定穿戴，利用石墨303基对人体压力进行感应，从而对人力压力进行监测。

工作原理：使用时，本体1在卡板501内部固定，在扭簧504的弹性作用下，则使夹块503对本体1两侧进行夹紧固定，从而使本体1在穿戴环2内部固定，从而使用户便于通过穿戴环2使用本体1，通过魔术贴母面604与魔术贴子面602贴合连接，则使穿戴环2可以在人体部位进行固定，从而使本体1可以对人体各部位进行压力检测，由于导电孔403顶部第一电极302所覆盖，通过采用油包水乳液法，从而使石墨303分散到聚合物底板401，通过固化聚合物在完成水蒸发，从而形成一种弹性结构，且结构表面覆盖有石墨303，从而形成一种三明治结构，通过石墨303集中，加剧了能带变化，从而使本体1的灵敏度大大提高，就这样完成了本发明的工作原理。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种石墨基压阻式柔性压力传感器，包括本体（1），其特征在于，所述本体（1）外部连接有穿戴环（2），且本体（1）顶部安装有柔性机构（3），所述柔性机构（3）内部包括有上封板（301），且上封板（301）底端固定安装有第一电极（302），所述第一电极（302）底部连接有石墨（303），且石墨（303）底端安装有PET（304），所述PET（304）底部连接有第二电极（305），所述第二电极（305）底端固定安装有下封板（306），且第一电极（302）底端连接有灵敏机构（4），所述本体（1）外侧安装有拆装机构（5），所述穿戴环（2）一侧连接有检测机构（6）。

2.根据权利要求1所述的一种石墨基压阻式柔性压力传感器，其特征在于，所述第一电极（302）的中轴线与石墨（303）的中轴线相重合，且第一电极（302）的横截面积与第二电极（305）的的横截面积相重合。

3.根据权利要求1所述的一种石墨基压阻式柔性压力传感器，其特征在于，所述灵敏机构（4）的内部包括有聚合物底板（401），且聚合物底板（401）顶部安装有隔离层（402），所述隔离层（402）内部开设有导电孔（403）。

4.根据权利要求3所述的一种石墨基压阻式柔性压力传感器，其特征在于，所述聚合物底板（401）的横截面积与第一电极（302）的横截面积相重合，且聚合物底板（401）的中轴线与隔离层（402）的中轴线相重合。

5.根据权利要求1所述的一种石墨基压阻式柔性压力传感器，其特征在于，所述拆装机构（5）的内部包括有卡板（501），且卡板（501）一侧连接有活动轴（502），所述活动轴（502）另一侧安装有夹块（503），且夹块（503）顶部连接有扭簧（504）。

6.根据权利要求5所述的一种石墨基压阻式柔性压力传感器，其特征在于，所述夹块（503）通过活动轴（502）与卡板（501）构成活动结构，且夹块（503）通过扭簧（504）与卡板（501）构成弹性结构。

7.根据权利要求1所述的一种石墨基压阻式柔性压力传感器，其特征在于，所述检测机构（6）的内部包括有透气孔（601），且透气孔（601）外部连接有魔术贴子面（602），所述魔术贴子面（602）另一侧安装有弹力带（603），且弹力带（603）外侧固定连接有魔术贴母面（604）。

8.根据权利要求7所述的一种石墨基压阻式柔性压力传感器，其特征在于，所述魔术贴母面（604）通过弹力带（603）与穿戴环（2）之间构成弹性结构，且魔术贴母面（604）通过魔术贴子面（602）与穿戴环（2）之间构成固定结构。

9.一种石墨基压阻式柔性压力传感器的制备方法，其特征在于，主要包括4个步骤：步骤1：将本体（1）通过夹块（503）、扭簧（504）固定在卡板（501）内部、步骤2：将穿戴环（2）通过魔术贴子面（602）、魔术贴母面（604）与人体进行贴合固定、步骤3：将石墨（303）底部与PET（304）连接、步骤4：利用石墨（303）基对人体压力进行感应。

10.根据权利要求9所述的一种石墨基压阻式柔性压力传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤1的详细内容如下：将本体（1）通过夹块（503）、扭簧（504）固定在卡板（501）内部，在扭簧（504）的弹性作用下，则使夹块（503）对本体（1）抵紧；

所述步骤2的详细内容如下：将穿戴环（2）通过魔术贴子面（602）、魔术贴母面（604）与人体进行贴合固定，从而方便本体（1）对人体进行压力感应；

所述步骤3的详细内容如下：将石墨（303）底部与PET（304）连接，可以实现压力感应的高灵敏度，并且提高响应时间；

所述步骤4的详细内容如下：通过穿戴环（2）在人体部位进行固定穿戴，利用石墨（303）基对人体压力进行感应，从而对人力压力进行监测。