柔性導(dǎo)電性壓力傳感器及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物醫(yī)學(xué)工程方法的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及柔性導(dǎo)電性壓力傳感器及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]壓力傳感是各個領(lǐng)域中一項基本而重要的課題，特別在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域中，壓力傳感器有著廣泛的應(yīng)用，例如，截肢表面和假肢接口之間的界面應(yīng)力分布以及足底應(yīng)力分布被認(rèn)為是醫(yī)學(xué)工程和生物力學(xué)新的研究內(nèi)容，越來越受到康復(fù)醫(yī)學(xué)、矯形外科和科研工作者等的重視。柔軟的壓力傳感器可以形成電子皮膚，并且能夠?qū)崟r測量三維界面應(yīng)力分布和局部點微應(yīng)力的大小，其在生物醫(yī)學(xué)工程中的運用具有很好的發(fā)展前景。
[0003]目前，常見的壓力傳感器有壓阻式、電容式、諧振式三種。傳統(tǒng)的壓阻式壓力傳感器的作用方式是，當(dāng)有壓力作用在敏感膜上時，帶動敏感膜上附著的壓敏電阻發(fā)生形變，壓敏電阻的形變，由于壓阻效應(yīng)，導(dǎo)致電阻值改變，使得輸出電壓變化，這樣，通過測量輸出電壓的變化，則可以得到相應(yīng)壓力的大小。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，壓阻式壓力傳感器的制造方法如下:在硅晶圓背面各向異性刻蝕形成空腔，在未刻透的腔底形成可感受外界壓力的敏感膜。由于對于微小的敏電阻，需要考慮其是不容易直接受壓變形的，因此，經(jīng)常將滿足壓阻效應(yīng)的壓敏電阻制作在敏感膜上，這樣，在制作敏感膜時，則須滿足力學(xué)上的撓度理論，除此之外，還需要連接壓敏電阻的金屬導(dǎo)線以及與外圍電路相連的焊盤，整個制作過程較為復(fù)雜，形成的壓力傳感器的結(jié)構(gòu)也過于復(fù)雜，且制作效率低，成本也高。
[0005]靈敏度和線性度是壓力傳感器的兩個重要的性能指標(biāo)，壓力傳感器的靈敏度最大值由敏感膜的厚度和面積決定，敏感膜越薄、平面尺寸越大、變形越劇烈，則輸出的靈敏度越大，但是，膜片的厚度容易受到工藝誤差及工藝條件的限制，并且，敏感膜的平面尺寸的增大也會導(dǎo)致壓力傳感器整體的尺寸變大和均勻性變差；此外，壓敏電阻的幾何設(shè)計、形狀與位置等都會影響壓力傳感器的靈敏度和線性度，因此，現(xiàn)有技術(shù)中，需要制作滿足要求的壓力傳感器，其制作工藝較為復(fù)雜，且難以操作，制作效率低，成本也高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供柔性導(dǎo)電壓力傳感器的制造方法，旨在解決解決現(xiàn)有技術(shù)中的壓力傳感器的制作較為復(fù)雜、制作效率低以及成本高的問題。
[0007]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，柔性導(dǎo)電壓力傳感器的制造方法，包括以下制作步驟:
[0008]I)、制作可固化的鐵磁性流體，且將所述鐵磁性流體置于模具中；
[0009]2)、將承載有所述鐵磁性流體的模具置于磁場中，利用磁場與所述鐵磁性流體的相互作用，使得所述鐵磁性流體的內(nèi)部形成多條微米級或納米級的導(dǎo)電通道，且對所述導(dǎo)電通道進行真空除氣處理；
[0010]3)、固化所述模具內(nèi)的鐵磁性流體，使得所述鐵磁性流體形成鐵磁性固化體；
[0011]4)、將所述鐵磁性固化體從所述模具內(nèi)取出，并在所述鐵磁性固化體的表面涂上導(dǎo)電膠，在所述導(dǎo)電膠上粘附上導(dǎo)電觸片。
[0012]進一步地，所述鐵磁性流體為磁性微米級或納米級顆粒、高分子材料以及固化劑混合而成。
[0013]進一步地，所述磁性微米級或納米級顆粒與高分子材料的比例為2:1。
[0014]進一步地，在所述步驟2)中，在所述模具的兩側(cè)分別加載磁鐵，形成磁場。
[0015]進一步地，在所述模具的底部設(shè)置加熱膜，通過所述加熱膜對所述模具進行加熱，使得所述模具內(nèi)的鐵磁性流體固化。
[0016]進一步地，在所述步驟2)中，在所述模具的兩側(cè)加載通電線圈，通過所述通電線圈產(chǎn)生磁場。
[0017]進一步地，通過磁鐵夾持在承載有所述鐵磁性流體的_吳具的兩側(cè)，且將磁鐵、鐵磁性流體以及模具的組合體置于真空中加熱，直至所述鐵磁性流體固化。
[0018]進一步地，所述導(dǎo)電膠為導(dǎo)電銀膠。
[0019]本發(fā)明還提供了柔性導(dǎo)電壓力傳感器，包括鐵磁性固化體、導(dǎo)電膠以及導(dǎo)電觸片，所述鐵磁性固化體的內(nèi)部形成有多個微米級或納米級且呈真空狀的導(dǎo)電通道，所述導(dǎo)電膠涂在所述鐵磁性固化體的表面，所述導(dǎo)電觸片粘附在所述導(dǎo)電膠上。
[0020]進一步地，所述鐵磁性固化體包括磁性微米級或納米級顆粒、高分子材料以及固化劑。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的柔性導(dǎo)電壓力傳感器的制造方法中，利用磁場引導(dǎo)鐵磁性流體，含磁性微米級或納米級鐵磁性顆粒的鐵磁性流體相互作用，其內(nèi)部形成多條微米級或納米級均勻分布的導(dǎo)電通道，對導(dǎo)電通道內(nèi)進行真空除氣處理，并將鐵磁性流體固化為鐵磁性固化體，從而，鐵磁性固化體形成穩(wěn)定的、具高彈性性能且具有“力學(xué)-電學(xué)性能各項異性”的結(jié)構(gòu)，鐵磁性固化體的表面加上通過導(dǎo)電膠粘附導(dǎo)電觸片，形成可測量形變和導(dǎo)電性的結(jié)構(gòu)。該制作方法簡單、易于操作，制作效率高，同時，可有效降低生產(chǎn)成本，便于實現(xiàn)批量生產(chǎn)，經(jīng)濟效益和社會效益顯著。
[0022]通過上述制作方法形成的柔性導(dǎo)電壓力傳感器的結(jié)構(gòu)也簡單，其制作操作簡單，制作效率高，且成本也低。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明實施例提供的柔性導(dǎo)電壓力傳感器處于制作過程中的剖切示意圖；
[0024]圖2是本發(fā)明實施例提供的柔性導(dǎo)電壓力傳感器的剖切示意圖；
[0025]圖3是本發(fā)明實施例提供的模具的立體示意圖。
【具體實施方式】
[0026]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細(xì)說明。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。
[0027]以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的實現(xiàn)進行詳細(xì)的描述。
[0028]本發(fā)明實施例的附圖中相同或相似的標(biāo)號對應(yīng)相同或相似的部件；在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，若有術(shù)語“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此附圖中描述位置關(guān)系的用語僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。
[0029]參照圖1?3所示，為本發(fā)明提供的較佳實施例。
[0030]本實施例提供的柔性導(dǎo)電壓力傳感器的制造方法包括以下步驟:
[0031]I)、制作可固化的鐵磁性流體11，并將鐵磁性流體11置于模具12中，當(dāng)然，此處的模具12形狀可以多樣化，根據(jù)鐵磁性流體11所需要固化形成的形狀而定，如圓柱狀或方形狀等等;
[0032]2)、將承載有鐵磁性流體11的模具12置于磁場16中，利用磁場16與鐵磁性流體11的相互作用，使得鐵磁性流體11的內(nèi)部形成多條微米級或納米級的導(dǎo)電通道，并對導(dǎo)電通道進行真空除氣處理；
[0033]3)、將模具12內(nèi)的鐵磁性流體11進行固化，形成鐵磁性固化體14 ；
[0034]4)、將鐵磁性固化體14從模具12中取出，且在鐵磁性固化體14的表面上涂上導(dǎo)電膠13，再粘附導(dǎo)電觸片，從而形成可測量形變和導(dǎo)電性的結(jié)構(gòu)。
[0035]在上述提供的柔性導(dǎo)電壓力傳感器的制造方法中，利用磁場16引導(dǎo)鐵磁性流體11，含磁性微米級或納米級鐵磁性顆粒的鐵磁性流體11相互作用，其內(nèi)部形成多條微米級或納米級均勻分布的導(dǎo)電通道，對導(dǎo)電通道內(nèi)進行真空除氣處理，并將鐵磁性流體11固化為鐵磁性固化體14，從而，鐵磁性固化體14形成穩(wěn)定的、具