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专利号: 2021116342827
申请人: 金陵科技学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于3D打印的柔性压力传感器,其特征在于:包括硅胶模和填充在硅胶模内的二硫化钼胶体,二硫化钼胶体由纳米二硫化钼分散液与包埋剂混合干燥而成,包埋剂由PVA和PEG组成;填充在硅胶模内的二硫化钼胶体呈交叉式网状结构;

柔性压力传感器还包括两个电极接头,硅胶模的边缘设有两个与二硫化钼胶体连续相接的电极接口,两个电极接头分别嵌入在电极接口中;

柔性压力传感器的制作工艺包括以下步骤:

步骤一、采集用户信息:通过3D扫描收集传感器使用区域,通过图像识别技术确定传感器的尺寸范围,根据所需测量的力的大小确定量程范围;

步骤二、传感器建模设计:根据量程范围确定传感器厚度;根据二硫化钼胶体的交叉式网状结构设计硅胶模中二硫化钼胶体通道和电极接口的排布,并依此进行3D打印硅胶模的建模;在二硫化钼通道的端部中,选择直线距离最远的两个端延续预留为电极接口;

步骤三、硅胶模制作:根据建模3D打印出具有二硫化钼胶体通道和电极接口的硅胶模;

步骤四、填充二硫化钼胶体:将电极片黏贴在电极接头上,将其中一个电极接头装入硅胶膜的一个电极接口中,并用密封胶密封;

将包埋剂与纳米二硫化钼分散液混合并干燥至粘稠状,注入硅胶模的二硫化钼胶体通道中至完全填充并干燥;

步骤五、将另一个已安装电极的电极接头插入另一个电极接口中,密封胶密封,引线外连信号放大器;

其中,步骤四和步骤五均在氮气环境下完成。

2.根据权利要求1所述的基于3D打印的柔性压力传感器,其特征在于:其中,所述PVA与PEG的质量比为3∶1;

纳米二硫化钼分散液的浓度为1mg/ml;

纳米二硫化钼分散液与包埋剂的质量比为1∶3。

3.根据权利要求1所述的基于3D打印的柔性压力传感器,其特征在于:其中,步骤一中,根据所需测量的力的大小,按1000N/μV得到量程。

4.根据权利要求1所述的基于3D打印的柔性压力传感器,其特征在于:其中,步骤二中,按0.5μV/mm,根据量程最大值确定传感器厚度。

5.根据权利要求1所述的基于3D打印的柔性压力传感器,其特征在于:其中,所述柔性压力传感器为长方体,二硫化钼胶体呈正交的交叉式网状结构,其制作工艺如下:步骤一、采集用户信息:通过3D扫描收集传感器使用区域,通过图像识别技术确定传感器的长度和宽度,分别记为A和B,根据所需测量的力的大小,按1000N/μV得到量程;

步骤二、传感器建模设计:

按0.5μV/mm,根据量程最大值确定传感器厚度,记为H;

根据二硫化钼胶体的交叉式网状结构设计硅胶模中二硫化钼胶体通道的排布:由量程最大值,按2mm/μV确定纵向二硫化钼胶体通道横截面的长,记为a;按1.5mm/μV确定横向二硫化钼胶体通道横截面的长,记为b;并取二硫化钼胶体通道的高为0.9H,上下各留0.05H的硅胶包裹;

二硫化钼通道之间均有硅胶隔离,取其宽度为0.1mm;沿长方体传感器长边均匀分布的二硫化钼通道的列数,记为m,m=A/(a+0.05),沿长方体传感器短边均匀分布的二硫化钼通道的列数,记为n,n=B/(b+0.05);

除了电极接口外,每条二硫化钼通道两端均留有0.1‑0.2mm的硅胶包裹;

根据纵向二硫化钼胶体通道横截面的长、横向二硫化钼胶体通道横截面的长、二硫化钼胶体通道的高、长边均匀分布的二硫化钼通道的列数、短边均匀分布的二硫化钼通道的列数设计出硅胶模中二硫化钼胶体通道的排布;

在二硫化钼通道的端部中,选择直线距离最远的两个端延续预留为电极接口;

根据硅胶模中二硫化钼胶体通道和电极接口的排布进行3D打印硅胶模的建模;

步骤三、硅胶模制作:根据建模3D打印出具有二硫化钼胶体通道和电极接口的硅胶模;

步骤四、填充二硫化钼胶体:用导电银胶将铜镀银电极片黏贴在电极接头上,将其中一个电极接头装入硅胶膜的一个电极接口中,并用密封胶密封;

将包埋剂与纳米二硫化钼分散液混合并干燥至粘稠状,注入硅胶模的二硫化钼胶体通道中至完全填充并干燥;

步骤五、将另一个已安装电极的电极接头插入另一个电极接口中,密封胶密封,引线外连信号放大器;

其中,步骤四和步骤五均在氮气环境下完成。