【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及柔性传感设备，具体涉及一种柔性压阻式压力传感器及其制备方法。
技术介绍
1、柔性压力传感器具有柔性强、轻薄、集成度高等特点，能够贴附于人体皮肤等曲折表面，在电子皮肤、健康监测、可穿戴电子设备、人机交互等研究领域具有广阔的应用前景。高灵敏柔性压力传感器还可采集生命的呼吸、心率、脉搏等多种体征信号，在柔性传感领域备受关注。
2、压力传感器依照其工作原理可分为压阻式、压电式和电容式等不同类型。压阻式压力传感器与其他类型的压力传感器相比，具有结构简单、线性范围广、稳定性高等优点，是目前市面上常用的传感器类型。为提高压阻式传感器的灵敏度，一般从传感器的结构和材料两方面进行研究，其中，微结构型的压阻式压力传感器（即在压阻式压力传感器的传感层上构筑微结构）具有高线性度、高灵敏度的特点，该类传感器电阻主要由接触电阻和串联体电阻组成，外界压力刺激使弹性体发生形变会导致接触电阻变化，进而可反馈力的大小。
3、微结构主要通过反模板法构筑，其中，结构精细的模板主要通过激光刻蚀或3d打印等方法制备得到，该类制备方法得到的微结构弹性体可控性高、精度高，但相对的该类方法的制备工艺复杂、生产成本高；自然界中具有微结构纹理的植物表面也可以作为制作微结构的模具，这种制备方法虽能有效控制成本，但可控性差、重复性差，不适于进行批量生产。另外，使用模板法制备表面具有微结构的弹性体，需要待其固化后，将其与模板脱离，脱模过程容易造成微结构的破坏。
4、为了解决传统微结构构筑方法存在的不足，中国专利cn 117245934 b
5、另外，传统的压力传感器数据主要是通过电子设备输出显示的，需要配合较大的外置设备同步使用，不符合器件轻量化的需求。如能将柔性压阻式压力传感器与电致变色器件集成一体化，实现压力大小显示实时可视化，或将不仅可以缩小器件体积，还可结合电致变色器件的优点，进一步降低能源消耗，相应方案也有待进一步探索。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种柔性压阻式压力传感器及其制备方法，本申请利用微电子打印技术制备传感器的弹性体层并在其上构筑了微结构，器件结构稳定、灵敏度高且可重复性强；将其与电致变色显示器件集成后，传感器受到的外界压力刺激可直接通过电致变色显示器件反映显示，在实现压力变化的实时可视化显示的同时有节省能源消耗的效果。
2、为了实现上述技术目的，本专利技术是通过以下技术方案来实现的：一种柔性压阻式压力传感器的制备方法，包括如下步骤：
3、1）配制墨水：将低模量弹性体材料于室温下溶于有机溶剂中；
4、2）配制导电浆料：向pedot:pss浆料中投加乙二醇和吐温20，混匀；
5、3）基底层和封装层的预处理；
6、4）弹性体层的制备：在微电子打印设备平台上，利用步骤1）制得的墨水在封装层上打印出弹性体薄膜，干燥后，继续利用步骤1）中的墨水在薄膜背向封装层的一侧打印出微结构；
7、5）导电压敏层的制备：将步骤2）中配制的导电浆料涂覆在弹性体层表面制备出导电压敏层；
8、6）打印叉指电极：在微电子打印设备平台上，利用导电银浆在基底层上打印导电银叉指电极；
9、7）银叉指电极与导电压敏层相对封装。
10、进一步地，步骤1）中，所述低模量弹性体材料为苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物（sbs）、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物（sebs）中的一种或多种；所述有机溶剂为甲苯、n,n-二甲基甲酰胺、二氯甲烷中的任意一种；弹性体材料溶于有机溶剂中后的质量分数为25~35%。
11、进一步地，步骤2）中，乙二醇的体积分数为1~10%，吐温20的体积分数为0.1~1%。
12、进一步地，步骤4）中，打印弹性体薄膜时的打印参数为：针头规格为25 g，打印速度为8~15 mm/s，气泵压强为60~100 kpa；打印平行凸棱微结构时的打印参数为：打印针头规格为32 g，气泵压强为80~100 kpa，打印速度为1~3 mm/s。
13、本申请利用低模量弹性体材料构建微结构，弹性体层在极小的外力刺激下其表面微结构即可出现较大形变，增加更多导电通路，电阻变化更大，从而产生更为明显的信号变化，有助于提高压力传感器的灵敏度。
14、进一步地，所述微结构指弹性体薄膜上打印有平行凸棱或螺旋凸棱，相邻平行凸棱之间的间距为0.2~0.4 mm，内、外两圈相邻螺旋凸棱的间距为0.2~0.4 mm。
15、进一步地，步骤6）中打印银叉指电极时的打印参数为：打印针头规格为27g，打印速度为3~5 mm/s，气泵压强为200~300 kpa，电极间隔为300~400 μm。
16、进一步地，步骤5）中的涂覆方式为滴涂或旋涂，涂覆结束后需在30~50℃加热2~3h成膜。
17、进一步地，基底层和封装层均为pet薄膜、pdms薄膜、pi薄膜、pc薄膜、pvc薄膜中的任意一种。
18、利用上述方法制备得到的柔性压阻式压力传感器具有高灵敏度（20.13 kpa-1），同时具有较宽的线性范围0~35 kpa（r2 = 0.988），以及良好的循环稳定性；将其与特制的电致变色显示器件集成能实现压力变化的实时可视化，所述电致变色显示器件的具体制备步骤如下：
19、s1、活性层浆料的配制：向pedot:pss浆料中投加乙二醇和吐温20，混匀；
20、s2、电解质层浆料的配制：将聚苯乙烯磺酸钠、二氧化钛、聚丙烯酰胺水溶液、丙三醇和去离子水混合，搅拌混匀；
21、s3、基于微电子打印的方法，利用步骤s1配制的浆料在顶部和底部基底上制备图案化的pedot:pss电致变色活性材料层，打印参数为：打印针头规格为34 g，打印速度为30~40 mm/s，气泵压强为10~50 kpa；
22、s4、基于微电子打印的方法，在顶部和底部pedot:pss层上制备银电极层打印参数为：打印针头规格为27 g，打印速度为3~8 mm/s，气泵压强为200~280 kpa；
23、s5、基于微电子打印的方法，利用步骤s2配制的电解质层浆料在顶部银电极层上制备电解质层，打印参数为：打印针头规格为27 g，打印速度为3~8 mm/s，气泵压强为80~140 kpa；
24、s6、将顶部电解质层本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种柔性压阻式压力传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种柔性压阻式压力传感器的制备方法，其特征在于，步骤1）中，所述低模量弹性体材料为苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物中的一种或多种；
3.如权利要求1所述的一种柔性压阻式压力传感器的制备方法，其特征在于，步骤2）中，乙二醇的体积分数为1~10%，吐温20的体积分数为0.1~1%。
4.如权利要求1所述的一种柔性压阻式压力传感器的制备方法，其特征在于，步骤4）中，打印弹性体薄膜时的打印参数为：针头规格为25 G，打印速度为8~15 mm/s，气泵压强为60~100 kPa；
5.如权利要求1所述的一种柔性压阻式压力传感器的制备方法，其特征在于，所述微结构指弹性体薄膜上打印有平行凸棱或螺旋凸棱，相邻平行凸棱之间的间距为0.2~0.4 mm，内、外两圈相邻螺旋凸棱的间距为0.2~0.4 mm。
6.如权利要求1所述的一种柔性压阻式压力传感器的制备方法，其特征在于，步骤6）中打印银叉指电极时的打印参数为：打印针头规
7.如权利要求1所述的一种柔性压阻式压力传感器的制备方法，其特征在于，步骤5）中的涂覆方式为滴涂或旋涂，涂覆结束后需在30~50℃加热2~3 h成膜。
8.一种柔性压阻式压力传感器，其特征在于，其是基于权利要求1-7中任一项所述的制备方法制备得到的。
9.如权利要求8所述的一种柔性压阻式压力传感器，其特征在于，将该压力传感器与电致变色显示器件集成能实现压力变化的实时可视化，所述电致变色显示器件的具体制备步骤如下：
10.如权利要求9所述的一种柔性压阻式压力传感器，其特征在于，步骤S1中，乙二醇的体积分数为1~10%，吐温20的体积分数为0.1~1%；步骤S2中，聚丙烯酰胺水溶液的质量浓度为30~60%，聚苯乙烯磺酸钠、二氧化钛、聚丙烯酰胺水溶液、丙三醇和去离子水的质量比为4.0~5.0:1.0~2.0:0.8~1.2:2.0~3.0:1.0~4.0。
...【技术特征摘要】
1.一种柔性压阻式压力传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种柔性压阻式压力传感器的制备方法，其特征在于，步骤1）中，所述低模量弹性体材料为苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物中的一种或多种；
3.如权利要求1所述的一种柔性压阻式压力传感器的制备方法，其特征在于，步骤2）中，乙二醇的体积分数为1~10%，吐温20的体积分数为0.1~1%。
4.如权利要求1所述的一种柔性压阻式压力传感器的制备方法，其特征在于，步骤4）中，打印弹性体薄膜时的打印参数为：针头规格为25 g，打印速度为8~15 mm/s，气泵压强为60~100 kpa；
5.如权利要求1所述的一种柔性压阻式压力传感器的制备方法，其特征在于，所述微结构指弹性体薄膜上打印有平行凸棱或螺旋凸棱，相邻平行凸棱之间的间距为0.2~0.4 mm，内、外两圈相邻螺旋凸棱的间距为0.2~0.4 mm。
6.如权利要求1所述的一种柔性压阻式压力传感器的制备方法，其特征在于，步骤6）中打...
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