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专利号: 2022113312059
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种柔性压力传感器的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

S1、制备叉指电极层;

将具有叉指电极图案的丝印网版固定在印刷机上,将PET薄膜固定在印刷机底板上,调整印刷机底板高度,使PET薄膜与丝印网版紧紧贴合在一起,取适量导电银浆,将导电银浆倒在丝印网版上,用刮刀将银浆刮涂平整,取走丝印网版,将PET薄膜置于真空箱中烘干,使导电银浆完全固化,得到传感器的叉指电极层;

S2、制备压阻层;

在solidworks软件中设计金字塔形金属器件模型并进行金工制作,将制作好的金属模型进行表面清洁并干燥;将PDMS预置液缓缓倒在金属模具上,置入真空箱中,温度为80℃,

60min后固化成膜,取下PDMS膜,得到负模的金字塔微结构模板;

配置适量的TPU预置液,并称取质量分数为7%的炭黑粉末放入烧杯,磁力搅拌30min后,置于真空箱中60min去除气泡,得到制备压阻层的混合溶液;将混合溶液换换倒在金字塔微结构模板上,并置于水中20min,使压阻层充分固化;对固化后的压阻层进行表面吸湿,并将其固定在玻璃片上,置于真空箱中120min,温度为35℃,进行烘干,得到表面具有金字塔微结构的压阻层;

S3、封装传感器;

将压阻层没有微结构的一面与单面带有粘性的PI薄膜紧密贴合,利用PI薄膜将压阻层具有微结构的一面与电极层紧密贴合,利用导电银胶将导线和叉指电极的接线端子形成电气连接,柔性压力传感器制备完成。

2.根据权利要求1所述的一种柔性压力传感器的制备方法,其特征在于,所述具有叉指电极图案的丝印网版的制备方法为:首先在visio软件中设计叉指电极的形状,整体尺寸为

15mm×15mm,每个矩形叉指长为10mm,宽为1.8mm。

3.根据权利要求1所述的一种柔性压力传感器的制备方法,其特征在于,在所述S1中,选择厚度为0.08mm的PET薄膜。

4.根据权利要求1所述的一种柔性压力传感器的制备方法,其特征在于,在所述S1中,选择体积电阻为0.02mΩ的导电银浆。

5.根据权利要求1所述的一种柔性压力传感器的制备方法,其特征在于,所述金字塔微结构的边长及高度均为2mm。

6.根据权利要求1所述的一种柔性压力传感器的制备方法,其特征在于,所述PDMS预置液的制备方法为:将PDMS主剂与固化剂以10:1的比例混合搅拌30min,然后在真空状态下处理30min,除去溶液中的气泡。

7.根据权利要求1所述的一种柔性压力传感器的制备方法,其特征在于,所述TPU预置液的制备方法为:配置DMF有机溶剂及TPU颗粒的溶液与溶质比为5:1,置于磁力搅拌仪上充分搅拌120min。

8.根据权利要求1‑7任一项所述的制备方法制备的柔性压力传感器的应用,其特征在于,用于人体行走特征的识别,选用12个柔性压力传感器,分布于足跟区域、足中区域、跖骨区域和脚趾区域,每个区域设置3个柔性压力传感器,进行阵列化传感器设计,使用铜导线及导电银胶将导线一端固定在阵列式传感器的接线端上,将导线另一端连接至同一个电路板,电路板包括信号采集模块、控制模块、无线传输模块以及电源模块,控制模块将采集到的传感器信号通过蓝牙传输到电脑端;

包括以下步骤:

S1、获得原始样本数据;

将12个柔性压力传感器阵列化集成在鞋垫上,将采集到的步行、跑步、直立、上楼、下楼五种人体行走特征数据作为原始样本数据;

S2、对原始样本数据进行区域划分取均值、样本分割以及特征提取,得到样本集;

特征提取方式为时域特征提取,时域特征包括最大值、最小值、平均值、均方根以及方差,得到每组含20个特征参数的样本集;

S3、确定支持向量机模型的结构,所述支持向量机模型包括五个支持向量机分类器;

S4、使用libsvm工具包中的svmtrain函数对支持向量机模型进行训练,利用svmpredict函数进行分类预测获得最终支持向量机模型;

S5、根据最终的支持向量机模型对人体行走特征进行识别。

9.根据权利要求8所述的柔性压力传感器的应用,其特征在于,所述支持向量机模型通过输出1、2、3、4、5来分别表示不同的运动状态,输出1代表步行,输出2代表跑步,输出3代表直立,输出4代表上楼,输出5代表下楼。