一种基于PVDF薄膜的柔性振动传感器及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于PVDF薄膜的柔性振动传感器，属于传感技术领域。本发明专利技术提出的传感器具有良好的柔韧性、延展性、可自由弯曲甚至折叠，而且结构形式灵活多样，可根据测量物体表面条件的要求任意布置，能够非常方便地对复杂的测量物体表面进行检测，可在生物医疗、桥梁等具有不规则表面的领域发挥重大作用。此外，本发明专利技术还涉及一种基于PVDF薄膜的柔性振动传感器的制备方法，该方法适用的薄膜尺寸灵活、能大大缩短薄膜封装成器件的时间，同时也不会对PVDF薄膜造成损伤，且与现有生产工艺相兼容，同时具有封装操作方便、封装耗时短、封装尺寸小、反应灵敏等优点，封装后的PVDF器件可以很好的将接收到的振动信号转化成电荷信号，适于大规模的推广使用。适于大规模的推广使用。适于大规模的推广使用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于PVDF薄膜的柔性振动传感器及其制备方法


[0001]本专利技术属于传感
，具体涉及一种基于PVDF薄膜的柔性振动传感器及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来高速公路、铁路建设、桥梁、航空航天等领域正在飞速发展，而这些设施的安全性，不仅关乎经济发展，更关乎人民安全，国家安全。为了保证这些设施的安全，就需要对这些设施进行健康监测。传统的压电陶瓷传感器具有体积大，硬度大，不能弯曲等缺点，而在实际的应用过程中，传感器往往需要在特定的不规则的表面进行信号采集，因此应用范围具有一定局限性。而柔性传感器具有良好的柔韧性、延展性、可自由弯曲甚至折叠，而且结构形式灵活多样，可根据测量条件的要求任意布置，能够非常方便地对复杂的表面进行检测。PVDF(聚偏氟乙烯)薄膜是一种压电性能十分优越的高分子薄膜，它具有较高的热稳定性，耐疲劳能力和抗辐射能力，化学稳定性比陶瓷高10倍，声阻抗(S＝2.7
×
106Pa
·
s/m3)与水和人体肌肉组织接近，频率响应范围可达到10-5
–
10-9
Hz，应用灵敏度高，因此已经成为最具有潜力的聚合物压电材料。综上所述，本专利技术基于柔性压电传感器要求考虑，提出一种高效、封装尺寸小的基于PVDF薄膜的柔性振动传感器及其制作方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术存在的问题，提供一种基于PVDF薄膜的柔性振动传感器及其制备方法。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种基于PVDF薄膜的柔性振动传感器，包括聚酰亚胺薄膜、第一电极、第二电极、第三电极、PVDF薄膜、第一引线端和第二引线端；
[0005]所述聚酰亚胺薄膜包括相互连接第一部分和第二部分，所述第一电极设于所述第一部分上，第二电极和第三电极纵向间隔设于所述第二部分上，所述第二电极和所述第三电极的末端位于所述第二部分的边缘且远离所述第一部分；
[0006]所述聚酰亚胺薄膜对折而使所述第一部分和所述第二部分层叠，且使所述第三电极与所述第一电极连接，并暴露出所述第二电极和所述第三电极的末端；所述PVDF薄膜夹设于所述第一部分和所述第二部分之间；所述第一电极靠近对折线的一端设于所述PVDF薄膜上与所述第一部分相邻的一侧，所述第二电极靠近对折线的一端设于所述PVDF薄膜上与所述第二部分相邻的一侧，所述第一电极靠近对折线的一端的面积和所述第二电极靠近对折线的一端的面积均小于所述PVDF薄膜的面积；所述第三电极的末端与所述第一引线端连接，所述第二电极的末端与所述第二引线端连接。
[0007]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0008]进一步的，所述聚酰亚胺薄膜的形状为矩形；和/或，所述电极的形状为矩形或“L”形。
[0009]进一步的，所述聚酰亚胺薄膜的尺寸为长10-30cm，宽4cm，厚度55μm。
[0010]进一步的，采用电镀的方式将所述电极设于所述聚酰亚胺薄膜上。
[0011]进一步的，所述电极的材料为铜、银、镍或金。
[0012]进一步的，所述电极的厚度为10-30μm。
[0013]进一步的，所述电极的厚度为18μm。
[0014]进一步的，采用速干导电银胶粘接所述PVDF薄膜与所述第一电极和所述第二电极。
[0015]进一步的，采用封装胶水粘结所述聚酰亚胺薄膜的第一部分和第二部分。
[0016]进一步的，所述封装胶水为YLG-PVC30软胶。
[0017]进一步的，所述第一引线端包括第一空心铆钉和第一O型冷压端子；所述第二引线端包括第二空心铆钉和第二O型冷压端子。
[0018]进一步的，所述空心铆钉的内径为2.5mm。
[0019]进一步地，所述O型冷压端子的型号为OT0.5-3。
[0020]为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种基于PVDF薄膜的柔性振动传感器的制备方法，包括以下步骤：
[0021]切割PVDF薄膜，并对切割后的PVDF薄膜的边缘进行腐蚀，以去除边缘残留的微细金属丝；
[0022]在聚酰亚胺薄膜的第一部分上设置第一电极，在聚酰亚胺薄膜的第二部分上纵向间隔设置第二电极和第三电极，所述第一部分和所述第二部分沿对折线相互连接，所述第二电极和所述第三电极的末端设置于所述第二部分的边缘且远离所述第一部分；
[0023]在电极上涂覆速干导电银胶，在其他区域涂覆封装胶水，将切割后的PVDF薄膜放置于所述第二电极靠近对折线的一端上；所述第二电极靠近对折线的一端的面积小于所述PVDF薄膜的面积；
[0024]沿对折线对折所述聚酰亚胺薄膜而使所述第一部分和所述第二部分层叠，且使所述第三电极与所述第一电极连接，并暴露出所述第二电极和所述第三电极的末端，所述第一电极靠近对折线的一端设置于所述PVDF薄膜上与所述第一部分相邻的一侧，所述第一电极靠近对折线的一端的面积小于所述PVDF薄膜的面积；
[0025]按压所述PVDF薄膜所在的位置，并使用刮板将器件中多余的胶水排出，且使速干导电银胶粘结；
[0026]使用第一引线端和第二引线端分别与所述第三电极和所述第二电极的末端连接。
[0027]进一步地，采用稀盐酸进行所述腐蚀。
[0028]进一步地，使用第一引线端和第二引线端分别与所述第三电极和所述第二电极的末端连接的步骤，具体为：使用空心铆钉在第三电极和第二电极的末端进行打孔，打孔后，将O型冷压端子置于空心铆钉上，并将空心铆钉压实，使O型冷压端子嵌入到空心铆钉内部。
[0029]进一步地，所述刮板为尺子、塑料刮板或橡胶刮板。
[0030]进一步的，所述封装胶水为YLG-PVC30软胶。
[0031]本专利技术的有益效果是：本专利技术提出的传感器具有良好的柔韧性、延展性、可自由弯曲甚至折叠，而且结构形式灵活多样，可根据测量物体表面条件的要求任意布置，能够非常方便地对复杂的测量物体表面进行检测，可在生物医疗、桥梁等具有不规则表面的领域发挥重大作用。此外，本专利技术提出的一种基于PVDF薄膜的柔性振动传感器的制备方法适用的
薄膜尺寸灵活、能大大缩短薄膜封装成器件的时间，同时也不会对PVDF薄膜造成损伤，且与现有生产工艺相兼容，同时具有封装操作方便、封装耗时短、封装尺寸小、反应灵敏等优点，封装后的PVDF器件可以很好的将接收到的振动信号转化成电荷信号，适于大规模的推广使用。
附图说明
[0032]图1为在聚酰亚胺薄膜上形成电极的结构示意图；
[0033]图2为在电极上放置PVDF薄膜的结构示意图；
[0034]图3为本专利技术实施例的一种基于PVDF薄膜的柔性振动传感器的剖面图；
[0035]图4为本专利技术实施例的一种基于PVDF薄膜的柔性振动传感器的实际效果测试图。
[0036]附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0037]1、聚酰亚胺薄膜，2、第一电极，3、第二电极，4、第三本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于PVDF薄膜的柔性振动传感器，其特征在于，包括聚酰亚胺薄膜(1)、第一电极(2)、第二电极(3)、第三电极(4)、PVDF薄膜(5)、第一引线端和第二引线端；所述聚酰亚胺薄膜(1)包括相互连接第一部分和第二部分，所述第一电极(2)设于所述第一部分上，第二电极(3)和第三电极(4)纵向间隔设于所述第二部分上，所述第二电极(3)和所述第三电极(4)的末端位于所述第二部分的边缘且远离所述第一部分；所述聚酰亚胺薄膜(1)对折而使所述第一部分和所述第二部分层叠，且使所述第三电极(4)与所述第一电极(2)连接，并暴露出所述第二电极(3)和所述第三电极(4)的末端；所述PVDF薄膜(5)夹设于所述第一部分和所述第二部分之间；所述第一电极(2)靠近对折线的一端设于所述PVDF薄膜(5)上与所述第一部分相邻的一侧，所述第二电极(3)靠近对折线的一端设于所述PVDF薄膜(5)上与所述第二部分相邻的一侧，所述第一电极(2)靠近对折线的一端的面积和所述第二电极(3)靠近对折线的一端的面积均小于所述PVDF薄膜(5)的面积；所述第三电极(4)的末端与所述第一引线端连接，所述第二电极(3)的末端与所述第二引线端连接。2.根据权利要求1所述的一种基于PVDF薄膜的柔性振动传感器，其特征在于，所述聚酰亚胺薄膜(1)的形状为矩形；和/或，所述电极的形状为矩形或“L”形。3.根据权利要求1所述的一种基于PVDF薄膜的柔性振动传感器，其特征在于，采用电镀的方式将所述电极设于所述聚酰亚胺薄膜(1)上。4.根据权利要求1-3任一项所述的一种基于PVDF薄膜的柔性振动传感器，其特征在于，所述电极的材料为铜、银、镍或金。5.根据权利要求1-3任一项所述的一种基于PVDF薄膜的柔性振动传感器，其特征在于，所述电极的厚度为10-30μm。6.根据权利要求1-3任一项所述的一种基于PVDF薄膜的柔性振动传感器，其特征在于，采用速干导电银胶粘接所述PVDF薄膜(5)与所述第一电极(2)和所述第二电极(3)。7.根据权利要求1-3任一项所述的一种基于P...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨成韬，谢易微，孙贤，孙星林，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：