本發(fā)明涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種壓力傳感器及其制備方法。

背景技術(shù)：

壓力傳感器是一種能將應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)殡妼W(xué)信號的電子器件，可廣泛用于柔性觸屏、人工智能、可穿戴電子、移動醫(yī)療等領(lǐng)域。根據(jù)信號轉(zhuǎn)換機理，壓力傳感器主要分為電阻式傳感器、電容式傳感器和壓電式傳感器。其中，電阻式壓力傳感器的基本工作原理是將被測壓力的變化轉(zhuǎn)變?yōu)閭鞲衅鞯碾娮柚档淖兓ｋ娮枋綁毫鞲衅饔捎诰哂衅骷Y(jié)構(gòu)簡單、電阻信號穩(wěn)定易測、較高的靈敏度等優(yōu)點備受關(guān)注。

將電阻式壓力傳感器的電極陣列進(jìn)行微結(jié)構(gòu)化是提高傳感器靈敏度、可靠性的有效途徑之一。例如，現(xiàn)有技術(shù)中提出了一種具有微結(jié)構(gòu)的電阻式壓力傳感器，其包括上基底、下基底、本體電路層和引出電極；上基底和下基底為絕緣的彈性有機材料，其一面為相同的立體結(jié)構(gòu)，且有立體結(jié)構(gòu)的一面相對設(shè)置；本體電路層為柔性，其上設(shè)置導(dǎo)電材料制成導(dǎo)電線路層；本體電路層夾設(shè)在上基底和下基底之間，且在本體電路層的兩端分別引出電極。當(dāng)壓力作用于壓力傳感器時，在壓力作用下上下基底表面的微結(jié)構(gòu)接觸面積發(fā)生變化而導(dǎo)致其間的本體電路層的電阻發(fā)生變化，通過電阻變化即可檢測出壓力大小，因此具有較高的靈敏度。

然而，雖然具有微結(jié)構(gòu)的電阻式壓力傳感器的靈敏度較高，但是由于微結(jié)構(gòu)的變形量較小，因此能夠檢測的壓力范圍也往往較小，從而限制了其應(yīng)用范圍。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例的主要目的在于提供一種壓力傳感器及其制作方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中電阻式壓力傳感器的壓力檢測范圍較小的技術(shù)問題。

為達(dá)以上目的，一方面提出一種壓力傳感器，所述壓力傳感器包括兩個外接電極和兩個相對設(shè)置的具有彈性的襯底，至少一個襯底的接觸面上有凸起結(jié)構(gòu)，所述接觸面為兩個襯底相對的一面，所述襯底為導(dǎo)電體，每個襯底連接一個外接電極，所述凸起結(jié)構(gòu)的表面覆蓋有導(dǎo)電層。

可選地，所述襯底為由彈性聚合物和導(dǎo)電填料制作而成的彈性聚合物基導(dǎo)電復(fù)合材料。

可選地，所述彈性聚合物基導(dǎo)電復(fù)合材料通過物理機械共混法、溶液共混法或熔融共混法制備而成。

可選地，所述導(dǎo)電填料包括金屬導(dǎo)電粉、碳系導(dǎo)電填料、表面鍍金屬的導(dǎo)電填料、雙金屬導(dǎo)電填料中的一種或至少兩種。

可選地，所述彈性聚合物為硅橡膠、天然橡膠、丁苯橡膠、聚二甲基硅氧烷、熱塑性聚氨酯彈性體、苯乙烯類彈性體、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物或氫化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物。

可選地，所述導(dǎo)電層包括金、銀、銅、鋁、鎳、鈀、鉑、碳和銦錫氧化物中的一種或至少兩種導(dǎo)電材料。

可選地，所述導(dǎo)電層通過蒸鍍、化學(xué)沉積、印刷和涂布中的任意一種方法制備而成。

可選地，兩個襯底的接觸面上有相同的凸起結(jié)構(gòu)，且所述兩個襯底的接觸面的凸部與凸部正對或者凸部與凹部正對。

可選地，所述襯底為柔性材料，厚度為20μm～1mm。

可選地，所述導(dǎo)電層的厚度為5nm-500nm。

另一方面，提出一種壓力傳感器的制備方法，所述方法包括以下步驟：

制備兩個具有彈性的導(dǎo)電的襯底，且至少一個襯底的接觸面上有凸起結(jié)構(gòu)；

在襯底的凸起結(jié)構(gòu)的表面覆蓋一導(dǎo)電層；

將兩個襯底的接觸面相互對準(zhǔn)后疊扣在一起，并在每個襯底上連接一個外接電極。

可選地，所述制備兩個具有彈性的導(dǎo)電的襯底的步驟包括：

將彈性聚合物和導(dǎo)電填料混合為流體形態(tài)的混合物；

將所述混合物沉積到預(yù)制的具有凹陷結(jié)構(gòu)的模板上固化成型為彈性聚合物基導(dǎo)電復(fù)合材料，所述彈性聚合物基導(dǎo)電復(fù)合材料即為所述具有彈性的導(dǎo)電的襯底。

可選地，所述將彈性聚合物和導(dǎo)電填料混合為流體形態(tài)的混合物的步驟包括：將彈性聚合物作為基體，與導(dǎo)電填料一起通過物理機械共混法、溶液共混法或熔融共混法混合為流體形態(tài)的混合物。

可選地，所述將所述混合物沉積到預(yù)制的具有凹陷結(jié)構(gòu)的模板上固化成型為彈性聚合物基導(dǎo)電復(fù)合材料的步驟包括：

通過澆注、旋涂、刮涂和絲印中的任意一種方法將所述混合物沉積到預(yù)制的具有凹陷結(jié)構(gòu)的模板上；

加熱固化所述混合物或者待所述混合物自然固化后，成型為彈性聚合物基導(dǎo)電復(fù)合材料。

可選地，所述在襯底的凸起結(jié)構(gòu)的表面覆蓋一導(dǎo)電層的步驟包括：通過蒸鍍、化學(xué)沉積、印刷和涂布中的任意一種方法，在襯底的凸起結(jié)構(gòu)的表面覆蓋一導(dǎo)電層。

可選地，兩個襯底的接觸面上有相同的凸起結(jié)構(gòu)，所述將兩個襯底的接觸面相互對準(zhǔn)后疊扣在一起的步驟包括：將兩個襯底的接觸面的凸部與凸部或者凸部與凹部對準(zhǔn)后疊扣在一起。

本發(fā)明實施例所提供的一種壓力傳感器，通過設(shè)置一對具有彈性的導(dǎo)電的襯底，并在襯底的凸起結(jié)構(gòu)表面覆蓋一層導(dǎo)電層，既利用了彈性導(dǎo)電襯底本身在壓力作用下產(chǎn)生形變而導(dǎo)致電阻發(fā)生變化的壓阻效應(yīng)，又利用了襯底在壓力作用下其凸起結(jié)構(gòu)表面的導(dǎo)電層接觸面積改變而導(dǎo)致接觸電阻發(fā)生變化的效應(yīng)，通過二者的協(xié)同作用極大的擴大了壓力檢測范圍，并且相對現(xiàn)有技術(shù)中在兩個襯底之間夾設(shè)電路層的方式，本發(fā)明實施例中的導(dǎo)電層在凸起結(jié)構(gòu)形變時其接觸面積變化更大，因此進(jìn)一步提高了壓力傳感器的靈敏度和可靠性。本發(fā)明實施例的壓力傳感器結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、制作方便、響應(yīng)靈敏、壓力檢測范圍廣，具有良好的機械柔性，適用于可穿戴電子、電子皮膚、人機智能等新興領(lǐng)域。

附圖說明

圖1是本發(fā)明第一實施例的壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中的壓力傳感器受力發(fā)生形變的示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例的壓力傳感器的又一結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明第二實施例的壓力傳感器的制備方法的流程圖；

圖5是本發(fā)明實施例中制備襯底的步驟的流程圖。

本發(fā)明目的的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結(jié)合實施例，參照附圖做進(jìn)一步說明。

具體實施方式

應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實施例一

參見圖1，提出本發(fā)明第一實施例的壓力傳感器，所述壓力傳感器包括兩個外接電極30和兩個相對設(shè)置的襯底10，該襯底10具有彈性且為導(dǎo)電體。如圖1所示，兩個襯底10的接觸面(兩個襯底相對的一面)上有微型的凸起結(jié)構(gòu)11(或稱微凸結(jié)構(gòu))，兩個襯底10的凸起結(jié)構(gòu)11優(yōu)選為相同的結(jié)構(gòu)，凸起結(jié)構(gòu)11導(dǎo)致接觸面上具有凸部和凹部，可以將兩個襯底10的接觸面的凸部與凸部正對接觸，或者也可以凸部與凹部正對接觸。凸起結(jié)構(gòu)11的表面覆蓋有導(dǎo)電層20，每個襯底10連接一個外接電極30，供連接外部電路以測試該傳感器在壓力作用下電阻/電流的變化情況。

本發(fā)明實施例中，襯底10為由彈性聚合物和導(dǎo)電填料12制作而成的彈性聚合物基導(dǎo)電復(fù)合材料，該彈性聚合物基導(dǎo)電復(fù)合材料可以通過物理機械共混法、溶液共混法、熔融共混法等混合工藝制備而成，并通過具有微型的凹陷結(jié)構(gòu)(或稱凹形微結(jié)構(gòu))的模板成型。該彈性聚合物基導(dǎo)電復(fù)合材料制成的襯底10為柔性材料，厚度優(yōu)選為20μm-1mm，可實現(xiàn)彎曲、折疊、扭曲、拉伸等機械變形，適用于現(xiàn)代柔性電子產(chǎn)品領(lǐng)域，滿足電子器件的輕型化、微型化、柔性化、可穿戴化的發(fā)展要求。

前述彈性聚合物可以選用硅橡膠、天然橡膠(NR)、丁苯橡膠(SBR)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)、苯乙烯類彈性體(如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS))、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)、氫化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS)等聚合物中的任意一種。

前述導(dǎo)電填料12包括金屬導(dǎo)電粉(如金粉、銀粉、銅粉、鎳粉等)、碳系導(dǎo)電填料(如炭黑、碳納米管、石墨、石墨烯等)、表面鍍金屬的導(dǎo)電填料(如：玻璃纖維表面鍍金、銀、銅、鎳等，聚合物微球表面鍍金、銀、銅、鎳等)、雙金屬導(dǎo)電填料(如銀包銅、鎳包銅等)中的一種或至少兩種。

在其它實施例中，也可以直接對具有彈性的導(dǎo)電材料(如導(dǎo)電熱塑性彈性體、導(dǎo)電硅橡膠彈性體等)進(jìn)行加工(如通過微機電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)進(jìn)行加工)而制成表面具有凸起結(jié)構(gòu)11的襯底10。

襯底10接觸面上的凸起結(jié)構(gòu)11，可以為棱柱、棱錐、圓柱、三角錐、金字塔、圓球等規(guī)則立體結(jié)構(gòu)或者曲面凸起、波浪狀等非規(guī)則立體結(jié)構(gòu)中的一種或至少兩種的組合，凸起結(jié)構(gòu)11的高度優(yōu)選為200nm-200μm。

凸起結(jié)構(gòu)11表面的導(dǎo)電層20可以通過蒸鍍、化學(xué)沉積、印刷和涂布中的任意一種方法制備而成，所述導(dǎo)電層20包括金、銀、銅、鋁、鎳、鈀、鉑、碳和銦錫氧化物(ITO)中的一種或至少兩種導(dǎo)電材料。導(dǎo)電層20的厚度優(yōu)選為5nm-500nm，與凸起結(jié)構(gòu)緊密結(jié)合為一體，完全隨著凸起結(jié)構(gòu)的形狀變化而變化，因此對形變更加靈敏，形變時接觸面積變化更大。

外接電極30優(yōu)選連接襯底10的外表面(即與接觸面相對的一面)，外接電極30包括金箔/線、銀箔/線、銅箔/線、鋁箔/線中的一種或至少兩種。

本發(fā)明實施例的壓力傳感器的工作原理如下：

如圖2所示，當(dāng)外部壓力F作用于壓力傳感器時，一方面，襯底10產(chǎn)生形變，在壓力方向厚度變小，導(dǎo)致襯底10內(nèi)部的導(dǎo)電填料12在壓力方向的距離變窄，而襯底10的平面方向由于壓力的作用，其長寬尺寸會變大，導(dǎo)致襯底10內(nèi)部的導(dǎo)電填料12在平面方向的橫向距離變寬。根據(jù)復(fù)合導(dǎo)電材料的隧道導(dǎo)電理論可知，導(dǎo)電填料12之間的距離變化將使復(fù)合材料的電阻發(fā)生改變。壓力大小不同，導(dǎo)電填料12之間的距離變化也不同，產(chǎn)生的電阻改變也就不同。

另一方面，在外部壓力F的作用下，襯底10接觸面的凸起結(jié)構(gòu)11會產(chǎn)生明顯的形變，由此導(dǎo)致凸起結(jié)構(gòu)11表面的導(dǎo)電層20的接觸面積發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致上下襯底10間的接觸電阻發(fā)生改變。

上述二者的共同作用，使得壓力傳感器在壓力作用下電阻發(fā)生變化，通過電阻的變化情況即可檢測壓力的大小。當(dāng)壓力撤除時，由于襯底10的彈性作用，其形變將恢復(fù)至如圖1所示的初始狀態(tài)，電阻也將恢復(fù)至初始值。

在一可選實施例中，也可以只在一個襯底10的接觸面上設(shè)置凸起結(jié)構(gòu)11。如圖3所示，上襯底10的接觸面上具有凸起結(jié)構(gòu)11，且凸起結(jié)構(gòu)11上覆蓋有導(dǎo)電層20，下襯底10的接觸面上沒有凸起結(jié)構(gòu)11，其接觸面可以覆蓋導(dǎo)電層20，也可以不覆蓋導(dǎo)電層20。雖然下襯底10沒有凸起結(jié)構(gòu)11，但下襯底10是具有彈性的導(dǎo)電材料，受壓時仍然會產(chǎn)生形變，對電阻變化做出貢獻(xiàn)，相對于現(xiàn)有技術(shù)仍然提高了傳感器的靈敏度，擴大了壓力檢測范圍。

本發(fā)明實施例的壓力傳感器，通過設(shè)置一對具有彈性的導(dǎo)電的襯底10，并在襯底10的凸起結(jié)構(gòu)11表面覆蓋一層導(dǎo)電層20，既利用了彈性導(dǎo)電襯底10本身在壓力作用下產(chǎn)生形變而導(dǎo)致電阻發(fā)生變化的壓阻效應(yīng)，又利用了襯底10在壓力作用下其凸起結(jié)構(gòu)11表面的導(dǎo)電層20接觸面積改變而導(dǎo)致接觸電阻發(fā)生變化的效應(yīng)，通過二者的協(xié)同作用極大的擴大了壓力檢測范圍，并且相對現(xiàn)有技術(shù)中在兩個襯底之間夾設(shè)電路層的方式，本發(fā)明實施例中的導(dǎo)電層20在凸起結(jié)構(gòu)11形變時其接觸面積變化更大，因此進(jìn)一步提高了壓力傳感器的靈敏度和可靠性。本發(fā)明實施例的壓力傳感器結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、制作方便、響應(yīng)靈敏、壓力檢測范圍廣，具有良好的機械柔性，適用于可穿戴電子、電子皮膚、人機智能等新興領(lǐng)域。

實施例二

參照圖4，提出本發(fā)明第二實施例的壓力傳感器的制備方法，所述方法包括以下步驟：

S11、制備兩個具有彈性的導(dǎo)電的襯底，且至少一個襯底的接觸面上有凸起結(jié)構(gòu)。

本步驟S11中，制備兩個彈性導(dǎo)電襯底，且至少一個襯底的接觸面上有凸起結(jié)構(gòu)，該接觸面即最后兩個襯底疊扣在一起時相對的一面。

本發(fā)明實施例優(yōu)選制備兩個具有相同的凸起結(jié)構(gòu)的襯底，在其它實施例中，兩個襯底上的凸起結(jié)構(gòu)也可以不相同，或者只有一個襯底上具有凸起結(jié)構(gòu)。襯底接觸面上的凸起結(jié)構(gòu)可以為棱柱、棱錐、圓柱、三角錐、金字塔、圓球等規(guī)則立體結(jié)構(gòu)或曲面凸起、波浪狀等非規(guī)則立體結(jié)構(gòu)中的一種或至少兩種的組合，凸起結(jié)構(gòu)的高度優(yōu)選為200nm-200μm。

本發(fā)明實施例的襯底為彈性聚合物基導(dǎo)電復(fù)合材料，其制作方法如圖5所示，包括以下步驟：

S111、將彈性聚合物和導(dǎo)電填料混合為流體形態(tài)的混合物。

本步驟S111中，可以將彈性聚合物作為基體，與導(dǎo)電填料一起通過物理機械共混法、溶液共混法或熔融共混法等混合為流體形態(tài)的混合物，如混合溶液、混合漿料、混合膏等。

前述彈性聚合物可以選用硅橡膠、天然橡膠(NR)、丁苯橡膠(SBR)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)、苯乙烯類彈性體(如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS))、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)、氫化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS)等聚合物中的任意一種。

前述導(dǎo)電填料包括金屬導(dǎo)電粉(如金粉、銀粉、銅粉、鎳粉等)、碳系導(dǎo)電填料(如炭黑、碳納米管、石墨、石墨烯等)、表面鍍金屬的導(dǎo)電填料(如：玻璃纖維表面鍍金、銀、銅、鎳等，聚合物微球表面鍍金、銀、銅、鎳等)、雙金屬導(dǎo)電填料(如銀包銅、鎳包銅等)中的一種或至少兩種。

S112、將混合物沉積到預(yù)制的具有凹陷結(jié)構(gòu)的模板上固化成型為彈性聚合物基導(dǎo)電復(fù)合材料。

本步驟S112中，首先將混合物通過澆注、旋涂、刮涂、絲印等方法沉積到預(yù)制好的具有凹陷結(jié)構(gòu)的模板上，然后加熱固化混合物或待混合物中的溶劑揮發(fā)后自然固化后，成型為一張柔性的薄膜，將薄膜從模板上撕下后則得到表面具有與凹陷結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的凸起結(jié)構(gòu)的彈性聚合物基導(dǎo)電復(fù)合材料，即表面具有凸起結(jié)構(gòu)的柔性導(dǎo)電襯底。該柔性導(dǎo)電襯底的厚度優(yōu)選為20μm-1mm，可實現(xiàn)彎曲、折疊、扭曲、拉伸等機械變形，適用于現(xiàn)代柔性電子產(chǎn)品領(lǐng)域，滿足電子器件的輕型化、微型化、柔性化、可穿戴化的發(fā)展要求。

當(dāng)需要制作不具有凸起結(jié)構(gòu)的襯底時，則利用不具有凹陷結(jié)構(gòu)的模板沉積混合物。

在制備彈性聚合物基導(dǎo)電復(fù)合材料時，優(yōu)選調(diào)節(jié)導(dǎo)電填料填充量在其滲流閾值附近，使得彈性聚合物基導(dǎo)電復(fù)合材料能夠獲得高壓阻效應(yīng)。滲流閾值與導(dǎo)電填料的尺寸、形貌、密度等參數(shù)相關(guān)聯(lián)，具體實施時根據(jù)導(dǎo)電填料的前述參數(shù)確定。

本發(fā)明實施例中，可以通過以下方法制備具有凹陷結(jié)構(gòu)的模板：

以硅片為基底，通過MEMS技術(shù)在硅片表面制做微型的凹陷結(jié)構(gòu)陣列，該凹陷結(jié)構(gòu)可以為棱柱、棱錐、圓柱、三角錐、金字塔、圓球等規(guī)則立體結(jié)構(gòu)或凹形曲面、波浪狀等非規(guī)則立體結(jié)構(gòu)中的一種或至少兩種的組合，凹陷結(jié)構(gòu)的凹部深度優(yōu)選為200nm-200μm。

在其它實施例中，也可以直接對具有彈性的導(dǎo)電材料(如導(dǎo)電熱塑性彈性體、導(dǎo)電硅橡膠彈性體等)進(jìn)行加工(如通過MEMS技術(shù)進(jìn)行加工)而制成表面具有凸起結(jié)構(gòu)的襯底。

S12、在襯底的凸起結(jié)構(gòu)的表面覆蓋一導(dǎo)電層。

本步驟S12中，可以通過蒸鍍、化學(xué)沉積、印刷和涂布中的任意一種方法，在襯底的凸起結(jié)構(gòu)的表面覆蓋一導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層包括金、銀、銅、鋁、鎳、鈀、鉑、碳和銦錫氧化物中的一種或至少兩種導(dǎo)電材料。導(dǎo)電層的厚度優(yōu)選為5nm-500nm。

S13、將兩個襯底的接觸面相互對準(zhǔn)后疊扣在一起，并在每個襯底上連接一個外接電極。

本步驟S13中，當(dāng)兩個襯底的接觸面都具有凸起結(jié)構(gòu)時，接觸面上就有凸部和凹部，則將兩個襯底的接觸面的凸部與凸部或者凸部與凹部對準(zhǔn)后疊扣在一起，兩個襯底上的凸起結(jié)構(gòu)相互接觸。并在每個襯底上引出一個外接電極，供連接外部電路以測試該傳感器在壓力作用下電阻/電流的變化情況。外接電極優(yōu)選從襯底的外表面(即與接觸面相對的一面)上引出，外接電極包括金箔/線、銀箔/線、銅箔/線、鋁箔/線中的一種或至少兩種。

通過以上方法，最終制作出一種成本低廉、結(jié)構(gòu)簡單、制作方便、響應(yīng)靈敏、測試壓力范圍寬的柔性壓力傳感器。

下面將通過具體實例對本發(fā)明實施例的壓力傳感器的制備方法進(jìn)行詳細(xì)說明：

實例1：

(1)以硅片為基底，通過MEMS技術(shù)在硅片表面加工出半圓球形孔洞陣列(凹陷結(jié)構(gòu)陣列)，其直徑為20μm，以加工后的硅片為微模板。

(2)選用粒徑1～10μm的銀片為導(dǎo)電填料，以聚二甲基硅氧烷(PDMS)為基體，將PDMS預(yù)聚物及其固化劑與銀片通過機械攪拌混合均勻，得到柔性導(dǎo)電膏(流體形態(tài)的混合物)。PDMS預(yù)聚物與其固化劑的質(zhì)量比為12:1～5:1，PDMS及其固化劑(二者的總質(zhì)量)與銀片的質(zhì)量比為1:1～1:4。

(3)將上述步驟(2)制成的柔性導(dǎo)電膏通過掩膜版刮涂印刷的方法沉積在上述步驟(1)制成的硅微模板上，以80℃加熱2小時將柔性導(dǎo)電膏固化成型為一薄膜，將固化后的薄膜從硅微模板上撕下便得到帶有半球形凸起結(jié)構(gòu)的柔性導(dǎo)電襯底。襯底厚度可通過掩膜版的厚度進(jìn)行調(diào)節(jié)，本實例中柔性導(dǎo)電襯底的厚度控制在200μm以內(nèi)。

(4)將上述步驟(3)制成的柔性導(dǎo)電襯底置于蒸鍍設(shè)備中，采用磁控濺射的方法在襯底的凸起結(jié)構(gòu)表面蒸鍍納米金導(dǎo)電薄層，納米金厚度為10nm，得到具有導(dǎo)電層的柔性導(dǎo)電襯底。

(5)將兩片具有導(dǎo)電層的柔性導(dǎo)電襯底相對疊扣在一起(半球形凸起結(jié)構(gòu)相互接觸)，并在上、下襯底的外表面各自引出銅箔外接電極供連接外電路使用，即制成電阻式柔性壓力傳感器。

實例2：

(1)以硅片為基底，通過MEMS技術(shù)在硅片表面加工出倒三角錐形孔洞陣列(凹陷結(jié)構(gòu)陣列)，其深度為100μm，底面寬為100μm，以此硅片為微模板。

(2)選用直徑為5～100nm、長度為2～30μm的碳納米管為導(dǎo)電填料，用氯仿溶劑將碳納米管均勻分散，得到碳納米管分散液。以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)為基體，往碳納米管分散液中加入SBS粒料，攪拌至SBS完全溶解后得到均勻的復(fù)合漿料(流體形態(tài)的混合物)。碳納米管與SBS的質(zhì)量比為1:19～1:4。

(3)將上述步驟(2)制成的復(fù)合漿料通過旋涂的方法沉積在上述步驟(1)制成的硅微模板上，室溫靜置24小時待氯仿完全揮發(fā)后自然成膜，將薄膜從硅微模板撕下便得到帶有三角錐形凸起結(jié)構(gòu)的柔性導(dǎo)電襯底。襯底厚度可通過旋涂時間、旋涂速度等旋涂工藝進(jìn)行調(diào)節(jié)，本實例中柔性導(dǎo)電襯底的厚度控制在500μm以內(nèi)。

(4)將上述步驟(3)制成的柔性導(dǎo)電襯底置于蒸鍍設(shè)備中，采用磁控濺射的方法在襯底的凸起結(jié)構(gòu)表面蒸鍍納米鉑(Pt)導(dǎo)電薄層，Pt厚度為30nm，得到具有導(dǎo)電層的柔性導(dǎo)電襯底。

(5)將兩片具有導(dǎo)電層的柔性導(dǎo)電襯底相向疊扣在一起(三角錐形凸起結(jié)構(gòu)相互接觸)，并在上、下襯底的外表面各自引出銀導(dǎo)線外接電極供連接外電路使用，即制成電阻式柔性壓力傳感器。

實例3：

(1)以硅片為基底，通過MEMS技術(shù)在硅片表面加工出倒金字塔形孔洞陣列(凹陷結(jié)構(gòu)陣列)，其高度為2μm，下底面寬1μm，上底面寬4μm，以此硅片為微模板。

(2)選用粒徑10～100nm的炭黑為導(dǎo)電填料，用甲苯溶解超聲分散炭黑納米顆粒，得到炭黑分散液。以熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)為基體，往炭黑分散液中逐漸加入TPU粒料，攪拌至TPU完全溶解后得到均勻的復(fù)合漿料(流體形態(tài)的混合物)。炭黑與TPU的質(zhì)量比為1:9～1:3。

(3)將上述步驟(2)制成的復(fù)合漿料澆注在上述步驟(1)制成的硅微模板上，以80℃加熱4小時將甲苯溶劑完全揮發(fā)干凈并成膜，將薄膜從硅微模板撕下便得到帶有金字塔形凸起結(jié)構(gòu)的柔性導(dǎo)電襯底。襯底厚度可通過復(fù)合漿料的濃度與澆注的體積進(jìn)行調(diào)節(jié)，本實例中柔性導(dǎo)電襯底的厚度控制在50μm以內(nèi)。

(4)將上述步驟(3)制成的柔性導(dǎo)電襯底置于蒸鍍設(shè)備中，采用磁控濺射的方法在襯底的凸起結(jié)構(gòu)表面蒸鍍納米銅導(dǎo)電薄層，納米銅厚度為15nm，得到具有導(dǎo)電層的柔性導(dǎo)電襯底。

(5)將兩片具有導(dǎo)電層的柔性導(dǎo)電襯底相對疊扣在一起(金字塔微凸結(jié)構(gòu)相互接觸)，并在上、下襯底的外表面各自引出鋁導(dǎo)線外接電極供連接外電路使用，即制成電阻式柔性壓力傳感器。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，以上僅為本發(fā)明列舉的實例，并不因此限制本發(fā)明的專利范圍。

本發(fā)明實施例的壓力傳感器的制備方法，通過制備具有凸起結(jié)構(gòu)的能夠?qū)щ姷膹椥砸r底，并在襯底的凸起結(jié)構(gòu)表面制作導(dǎo)電層，以此為基礎(chǔ)構(gòu)建出一種電阻式壓力傳感器，該傳感器將壓阻效應(yīng)產(chǎn)生的電阻變化與凸起結(jié)構(gòu)導(dǎo)電層的接觸電阻變化相結(jié)合，綜合了二者優(yōu)勢，因此具有更高的靈敏度與更寬的壓力檢測范圍，滿足了電子器件的輕型化、微型化、柔性化、可穿戴化的發(fā)展要求。

綜上所述，采用上述方法制作的壓力傳感器，具有以下優(yōu)點：

1)、具有良好的柔性，可實現(xiàn)彎曲、折疊、扭曲、拉伸等機械變形，適用于現(xiàn)代柔性電子產(chǎn)品領(lǐng)域；

2)、電阻信號易檢測，使用便利；

3)、結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，成本低廉；

4)、結(jié)合了壓阻效應(yīng)與微結(jié)構(gòu)電極的接觸電阻效應(yīng)，提高了傳感器的靈敏度，擴大了壓力檢測范圍，通過材料與結(jié)構(gòu)的設(shè)計可實現(xiàn)傳感器性能的調(diào)控。

以上參照附圖說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此局限本發(fā)明的權(quán)利范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員不脫離本發(fā)明的范圍和實質(zhì)，可以有多種變型方案實現(xiàn)本發(fā)明，比如作為一個實施例的特征可用于另一實施例而得到又一實施例。凡在運用本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)，均應(yīng)在本發(fā)明的權(quán)利范圍之內(nèi)。