柔性压力传感器及其制备方法、可穿戴设备

摘要

本发明涉及传感器技术领域，具体而言，涉及一种柔性压力传感器及其制备方法、可穿戴设备。柔性压力传感器包括叉指电极层、压感层及位于叉指电极层与压感层之间的粘附层；叉指电极层相邻叉指间的距离有任意一种关系：（a）由叉指电极层中心向外，相邻叉指间的距离从0.2mm~0.6mm逐渐增大至0.6mm~1.2mm；（b）由叉指电极层中心向外，相邻叉指间的距离从0.6mm~1.2mm逐渐减小至0.2mm~0.6mm；压感层中石墨烯的质量百分含量为0.6%~2%，粘附层的中部留空将叉指电极层与压感层的边缘部位粘接以使叉指电极层与压感层之间形成气腔，粘附层还有缺口以使气腔与外界连通。传感器检测灵敏度较高。

权利要求

1.一种柔性压力传感器，其特征在于，包括叉指电极层、压感层及位于所述叉指电极层与所述压感层之间的粘附层，所述叉指电极层为圆形；

所述叉指电极层中相邻叉指间的距离具有以下任意一种关系：（a）由所述叉指电极层中心向外，相邻叉指间的距离先0.2mm 0.6mm，再0.6mm 1.2mm；

~ ~

（b）由所述叉指电极层中心向外，相邻叉指间的距离先0.6mm 1.2mm，再0.2mm 0.6mm；

~ ~

所述压感层中石墨烯的质量百分含量为0.6% 2%，所述粘附层的中部留空，将所述叉指~

电极层与所述压感层的边缘部位粘接以使所述叉指电极层与所述压感层之间形成气腔，所述粘附层还具有缺口，以使所述气腔与外界连通。

2.根据权利要求1所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述叉指电极层中相邻叉指间的距离具有以下任意一种关系：（a）由所述叉指电极层中心向外，相邻叉指间的距离为先0.2mm 0.6mm，再0.6mm~ ~

1.2mm，且叉指电极对的对数比为（1 5）:（1 5）；

~ ~

（b）由所述叉指电极层中心向外，相邻叉指间的距离为先0.6mm 1.2mm，再0.2mm~ ~

0.6mm，且叉指电极对的对数比为（1 5）:（1 5）。

~ ~

3.根据权利要求1所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述叉指电极层的厚度为

0.02mm 0.2mm，所述压感层的厚度为0.04mm 0.5mm，所述粘附层的厚度为0.02mm 0.1mm。

~ ~ ~

4.根据权利要求1所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述叉指电极层中石墨烯的质量百分含量为2.5% 5%。

~

5.根据权利要求1 4任一项所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述粘附层为双面胶~

带或热熔胶膜。

6.根据权利要求1 4任一项所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述叉指电极层与所~

述压感层均为圆形，所述粘附层为缺口圆环，所述粘附层的缺口的弧长为1mm 3mm。

~

7.一种如权利要求1 6任一项所述的柔性压力传感器的制备方法，其特征在于，包括以~

下步骤：

利用石墨烯复合浆料在第一柔性基底上形成预设结构的叉指电极，烘干，制备叉指电极层；

将包含石墨烯的传感原料涂布于第二柔性基底上并烘干，制备压感层；及利用具有缺口的粘附层将所述叉指电极层及所述压感层的边缘处粘住。

8.根据权利要求7所述的柔性压力传感器的制备方法，其特征在于，所述传感原料还包括氯醋树脂、二氧化硅气凝胶及第一有机溶剂，所述氯醋树脂的质量百分含量为5% 25%，所~

述二氧化硅气凝胶的质量百分含量为0.5% 5%。

~

9.根据权利要求7所述的柔性压力传感器的制备方法，其特征在于，所述石墨烯复合浆料中除石墨烯之外还包括氯醋树脂及第二有机溶剂，所述氯醋树脂的质量百分含量为5%~

25%。

10.根据权利要求7 9任一项所述的柔性压力传感器的制备方法，其特征在于，所述第~

一柔性基底及所述第二柔性基底独立地选自PET薄膜、PI薄膜或PDMS薄膜。

11.一种可穿戴设备，其特征在于，包括权利要求1 6任一项所述的柔性压力传感器。

~

说明书

柔性压力传感器及其制备方法、可穿戴设备

技术领域

[0001] 本发明涉及传感器技术领域，具体而言，涉及一种柔性压力传感器及其制备方法、可穿戴设备。

背景技术

[0002] 柔性传感器由于具有良好的柔韧性、可自由弯曲甚至可折叠、便于携带等特点，能够适应较为复杂的应用场景。在健康管理、医疗、运动科学等领域均具有广阔的应用前景。
目前研究者多采用电阻式、电容式、压电式、摩擦电式等传感机制以制备高灵敏度的压力传
感器。其中，电阻式传感器由于制备工艺简单、信号易读取、具有高灵敏性以及快速响应时
间和低成本等优点，受到研究者的广泛关注。传统的柔性压阻传感器多数是在具有微纳结
构的聚合物基底作表面导电涂层或者将导电填料复合到聚合物框架中，实现不同压力下导
电路径的变化，从而达到电信号的输出。但是微纳结构的设计与加工增加了传感器的制备
工序与制造成本，同时该技术主要是针对微小形变下的灵敏度提升，限制了传感器的检测
范围。而将导电填料复合到聚合物（如橡胶等）基体中作为压力传感层的传感器一般适用于
检测较大的形变，检测范围受限且灵敏度低，限制了其应用范围。同时由于聚合物的粘弹性
和蠕变行为，导致传感器的响应时间存在滞后问题，当施加较大作用力后，传感器的恢复时
间较长，且不能恢复到初始阻值，具有较慢的响应时间和较差的稳定性。

发明内容

[0003] 基于此，本发明提供了一种能够提高检测灵敏度和拓宽检测范围的柔性压力传感器及其制备方法、可穿戴设备。

[0004] 本发明一方面，提供一种柔性压力传感器，包括叉指电极层、压感层及位于所述叉指电极层与所述压感层之间的粘附层；

[0005] 所述叉指电极层中相邻叉指间的距离具有以下任意一种关系：

[0006] （a）由所述叉指电极层中心向外，相邻叉指间的距离从0.2mm 0.6mm逐渐增大至~
0.6mm 1.2mm；
~

[0007] （b）由所述叉指电极层中心向外，相邻叉指间的距离从0.6mm 1.2mm逐渐减小至~
0.2mm 0.6mm；
~

[0008] 所述压感层中石墨烯的质量百分含量为0.6% 2%，所述粘附层的中部留空，将所述~
叉指电极层与所述压感层的边缘部位粘接以使所述叉指电极层与所述压感层之间形成气
腔，所述粘附层还具有缺口，以使所述气腔与外界连通。

[0009] 可选的，如上述所述的柔性压力传感器，所述叉指电极层中相邻叉指间的距离具有以下任意一种关系：

[0010] （a）由所述叉指电极层中心向外，相邻叉指间的距离为先0.2mm 0.6mm，再0.6mm~ ~
1.2mm，且叉指电极对的对数比为（1 5）:（1 5）；
~ ~

[0011] （b）由所述叉指电极层中心向外，相邻叉指间的距离为先0.6mm 1.2mm，再0.2mm~ ~
0.6mm，且叉指电极对的对数比为（1 5）:（1 5）。
~ ~

[0012] 可选的，如上述所述的柔性压力传感器，所述叉指电极层的厚度为0.02mm 0.2mm，~
所述压感层的厚度为0.04mm 0.5mm，所述粘附层的厚度为0.02mm 0.1mm。
~ ~

[0013] 可选的，如上述所述的柔性压力传感器，所述叉指电极层中石墨烯的质量百分含量为2.5% 5%。
~

[0014] 可选的，如上述所述的柔性压力传感器，所述粘附层为双面胶带或热熔胶膜。

[0015] 可选的，如上述所述的柔性压力传感器，所述叉指电极层与所述压感层均为圆形，所述粘附层为缺口圆环，所述粘附层的缺口的弧长为1mm 3mm。
~

[0016] 本发明一方面，还提供一种上述所述的柔性压力传感器的制备方法，包括以下步骤：

[0017] 利用石墨烯复合浆料在第一柔性基底上形成预设结构的叉指电极，烘干，制备叉指电极层；

[0018] 将包含石墨烯的传感原料涂布于第二柔性基底上并烘干，制备压感层；及

[0019] 利用具有缺口的粘附层将所述叉指电极层及所述压感层的边缘处粘住。

[0020] 可选的，如上述所述的柔性压力传感器的制备方法，所述传感原料还包括氯醋树脂、二氧化硅气凝胶及第一有机溶剂，所述氯醋树脂的质量百分含量为5% 25%，所述二氧化
~
硅气凝胶的质量百分含量为0.5% 5%。
~

[0021] 可选的，如上述所述的柔性压力传感器的制备方法，所述石墨烯复合浆料中除石墨烯之外还包括氯醋树脂及第二有机溶剂，所述氯醋树脂的质量百分含量为5% 25%。
~

[0022] 可选的，如上述所述的柔性压力传感器的制备方法，所述第一柔性基底及所述第二柔性基底独立地选自PET薄膜、PI薄膜或PDMS薄膜。

[0023] 本发明另一方面，进一步提供一种可穿戴设备，其包括上述所述的柔性压力传感器。

[0024] 本发明提供的柔性压力传感器的优点在于：

[0025] （1）通过调节压感层中石墨烯含量（即压感层的阻值）及叉指电极层中相邻叉指间的距离可以调控传感器的检测范围，且使传感器在较宽的检测范围内具有高灵敏度。

[0026] （2）通过粘附层可将叉指电极层与压感层进行一体化组装，省去了后续的封装工艺，简化了操作工艺、降低了成本。而且粘附层的存在可使得叉指电极层与压感层之间形成
气腔，粘附层的缺口便于气腔中气体的排出与填充。气体的及时填充可使叉指电极层与压
感层迅速分开，从而缩短了柔性压力传感器的恢复时间，确保了柔性压力传感器的稳定性
与可重复性。

[0027] （3）避免了具有微结构聚合物衬底的使用，具有响应速度快、恢复时间短、稳定性好、检测范围易调控等特点。

附图说明

[0028] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的
附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前
提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0029] 图1中（a）为实施例1中制得的叉指电极层的结构示意图，（b）为压感层的结构示意图，（c）为粘附层的结构示意图；

[0030] 图2中（a）为实施例1中制得的柔性压力传感器在应力为50g 200g时的灵敏度测试~
结果图，（b）为柔性压力传感器在应力为1kg 4kg时的灵敏度测试结果图；
~

[0031] 图3为实施例2中制得的叉指电极层的结构示意图；

[0032] 图4中（a）为实施例2中制得的柔性压力传感器在应力为30g 200g时的灵敏度测试~
结果图，（b）为柔性压力传感器在应力为1kg 4kg时的灵敏度测试结果图；
~

[0033] 图5为实施例3中制得的叉指电极层的结构示意图；

[0034] 图6为实施例3中制得的柔性压力传感器的阻值随力值的变化关系图；

[0035] 图7中（a）为实施例3中制得的柔性压力传感器在应力为50g 200g时的灵敏度测试~
结果图，（b）为柔性压力传感器在应力为1kg 4kg时的灵敏度测试结果图；
~

[0036] 图8为实施例3中制得的柔性压力传感器对压力信号的响应关系图；

[0037] 图9为实施例3中制得的柔性压力传感器的循环性能测试结果图；

[0038] 图10为图9中A部的区域放大图；

[0039] 图11为实施例4中制得的柔性压力传感器的阻值随力值的变化关系图；

[0040] 图12为实施例5中制得的柔性压力传感器的阻值随力值的变化关系图；

[0041] 图13为对比例1中制得的柔性压力传感器的阻值随力值的变化关系图。

具体实施方式

[0042] 现将详细地提供本发明实施方式的参考，其一个或多个实例描述于下文。提供每一实例作为解释而非限制本发明。实际上，对本领域技术人员而言，显而易见的是，可以对
本发明进行多种修改和变化而不背离本发明的范围或精神。例如，作为一个实施方式的部
分而说明或描述的特征可以用于另一实施方式中，来产生更进一步的实施方式。

[0043] 因此，旨在本发明覆盖落入所附权利要求的范围及其等同范围中的此类修改和变化。本发明的其它对象、特征和方面公开于以下详细描述中或从中是显而易见的。本领域普
通技术人员应理解本讨论仅是示例性实施方式的描述，而非意在限制本发明更广阔的方
面。

[0044] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具
体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和／或”包括一个或多个相
关的所列项目的任意的和所有的组合。

[0045] 术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含
地包括至少一个该特征。

[0046] 本发明一方面，提供一种柔性压力传感器，包括叉指电极层、压感层及位于叉指电极层与压感层之间的粘附层；

[0047] 其中，叉指电极层中相邻叉指间的距离具有以下任意一种关系：

[0048] （a）由叉指电极层中心向外，相邻叉指间的距离从0.2mm 0.6mm逐渐增大至0.6mm~ ~
1.2mm；

[0049] （b）由叉指电极层中心向外，相邻叉指间的距离从0.6mm 1.2mm逐渐减小至0.2mm~ ~
0.6mm；

[0050] 压感层中石墨烯的质量百分含量为0.6% 2%，粘附层的中部留空，将叉指电极层与~
压感层的边缘部位粘接以使叉指电极层与压感层之间形成气腔，粘附层还具有缺口，以使
气腔与外界连通。

[0051] 通过调节叉指电极层中相邻叉指间的距离或压感层中石墨烯含量（即压感层的阻值）可以调控传感器的检测范围，且使传感器在较宽的检测范围内具有高灵敏度。另外，通
过粘附层可将叉指电极层与压感层进行一体化组装，省去了后续的封装工艺，简化了操作
工艺、降低了成本。而且粘附层的存在可使得叉指电极层与压感层之间形成气腔，粘附层的
缺口便于气腔中气体的排出与填充。气体的及时填充可使叉指电极层与压感层迅速分开，
从而缩短了柔性压力传感器的恢复时间，确保了柔性压力传感器的稳定性与可重复性。而
且避免了具有微结构聚合物衬底的使用，具有响应速度快、恢复时间短、稳定性好、检测范
围易调控等特点。

[0052] 在一些实施方式中，叉指电极层中相邻叉指间的距离具有以下任意一种关系：

[0053] （a）由叉指电极层中心向外，相邻叉指间的距离为先0.2mm 0.6mm，再0.6mm~ ~
1.2mm，且叉指电极对的对数比为（1 5）:（1 5）；
~ ~

[0054] （b）由叉指电极层中心向外，相邻叉指间的距离为先0.6mm 1.2mm，再0.2mm~ ~
0.6mm，且叉指电极对的对数比为（1 5）:（1 5）。
~ ~

[0055] 在一些实施方式中，叉指电极对的对数比还可以独立的为1:2、1:3、1:4、2:1、2:2、2:3、2:4、2:5、3:1、3:2、3:3、3:4、3:5、4:1、4:2、4:3、4:4、4:5、5:2、5:3、5:4等。

[0056] 在一些实施方式中，叉指电极层、压感层及粘附层的厚度可以为任意厚度，例如，叉指电极层的厚度为0.02mm 0.2mm，压感层的厚度为0.04mm 0.5mm，粘附层的厚度为
~ ~
0.02mm 0.1mm。
~

[0057] 在一些实施方式中，叉指电极层中叉指宽度不做过多限制，可以为0.2mm 0.5mm。~

[0058] 在一些实施方式中，叉指电极层中石墨烯的质量百分含量为2.5% 5%。~

[0059] 在一些实施方式中，粘附层可以为双面胶带或热熔胶膜。所述双面胶带的种类可以为任意公知的双面胶带，包括但不限于网格双面胶带、补强双面胶带、Rubber双面胶带、
高温双面胶带、无纺布双面胶带、无残胶双面胶带、绵纸双面胶带、双面玻璃布胶带、PET双
面胶带、泡棉双面胶带等。所述热熔胶膜可以为EVA热熔胶。

[0060] 在一些实施方式中，叉指电极层及压感层的形状可以根据实际应用场景进行设计，例如可以为圆形或规则多边形，其中规则多边形可以为正方形、长方形、五边形、六边形
等，而粘附层为带有缺口的环，且环的形状与叉指电极层与压感层的形状相同。在一个具体
实施方式中，叉指电极层与压感层均为圆形，粘附层为缺口圆环，且所述粘附层的缺口的弧
长为1mm 3mm。将缺口的弧长限定在此范围内，既可以保证叉指电极层与压感层之间优异的
~
粘接性，又可以确保叉指电极层与压感层之间空气的良好填充与排出。

[0061] 本发明一方面，还提供一种上述所述的柔性压力传感器的制备方法，包括以下步骤：

[0062] 利用石墨烯复合浆料在第一柔性基底上形成预设结构的叉指电极，烘干，制备叉指电极层；

[0063] 将包含石墨烯的传感原料涂布于第二柔性基底上并烘干，制备压感层；及

[0064] 利用具有缺口的粘附层将叉指电极层及所述压感层的边缘处粘住。

[0065] 在一些实施方式中，制备叉指电极层的具体步骤包括：将石墨烯复合浆料打印或印刷在第一柔性基底上形成预设结构的叉指电极，烘干。所述打印可以为墨水直写打印，所
述印刷可以为丝网印刷。

[0066] 在一些实施方式中，涂布的方法可以为丝网印刷、刮刀涂布、墨水直写打印技术等。

[0067] 在一些实施方式中，传感原料还包括氯醋树脂、二氧化硅气凝胶及第一有机溶剂，所述氯醋树脂的质量百分含量为5% 25%，二氧化硅气凝胶的质量百分含量为0.5% 5%。
~ ~

[0068] 在一些实施方式中，石墨烯复合浆料除石墨烯外，还包括氯醋树脂及第二有机溶剂，所述氯醋树脂的质量百分含量为5% 25%。
~

[0069] 在一些实施方式中，第一柔性基底及第二柔性基底的材质可以为本领域任意公知材料，例如第一柔性基底及第二柔性基底独立地选自PET薄膜、PI薄膜或PDMS薄膜。

[0070] 在一些实施方式中，本领域技术人员有能力根据需要对第一有机溶剂及第二有机溶剂进行选择，例如可以为二价酸酯（DBE）、丙二醇甲醚醋酸酯（PGMEA)、环己酮（CYC）、异佛
尔酮783、乙二醇单丁醚（BCS）、二丙酮醇（DAA）等，且第一有机溶剂和第二有机溶剂可以相
同也可以不同。为了降低VOC及保证安全健康，第一有机溶剂和第二有机溶剂均为二价酸
酯。

[0071] 本发明另一方面，进一步提供一种可穿戴设备，其包括上述所述的柔性压力传感器。所述可穿戴设备适用于柔性非平面物施加作用力的检测，例如手指触摸力的检测或足
底压力分布检测。

[0072] 在一些实施方式中，可穿戴设备包括智能鞋类、操控手套、腕带、颈带、手表等。

[0073] 以下结合具体实施例和对比例对本发明的柔性压力传感器及其制备方法、可穿戴设备作进一步详细的说明。

[0074] 以下实施例中的触发力定义为阻值达到 以下时所施加的最小力。

[0075] 实施例1

[0076] 1）叉指电极层的制备

[0077] 将20g氯醋树脂置于80g二价酸酯溶剂中，在60℃加热搅拌至氯醋树脂完全溶解，形成氯醋树脂溶液。随后取20g氯醋树脂溶液，加入0.8g石墨烯，分散均匀后真空脱泡搅拌
10min，制得石墨烯复合浆料。利用丝印网版将石墨烯复合浆料印刷至PET薄膜上，形成如图
1中（a）所示预设结构的叉指电极，其中叉指电极的叉指宽度为0.25mm，在电极直径为8.5mm
内，相邻叉指电极间的距离为0.75mm，共2对；在电极直径为8.5mm 13.75mm间，相邻叉指电
~
极间的距离为0.375mm，共4对。随后将含叉指电极结构的PET薄膜置于95℃的烘箱中加热
15h，制得电极层；

[0078] 2）压感层的制备

[0079] 称取20g步骤1）中的氯醋树脂溶液，加入0.25g二氧化硅气凝胶及0.2g石墨烯，真空脱泡搅拌10min，得到均匀分散的传感原料。采用丝印网版将传感原料印刷至PET薄膜上，
然后置于80℃的烘箱中烘干15h，制得如图1中（b）所示的压感层，压感层直径为17mm，其中
测得压感层的阻值为 ；

[0080] 3）粘附层的制备

[0081] 采用激光切割技术将厚度为0.05mm的EVA热熔胶膜切割为具有缺口的圆环，其外径为17mm，内径为14.5mm，缺口处弧长为2mm，制得如图1中（c）所示的粘附层；

[0082] 4）柔性压力传感器的制备

[0083] 利用步骤3）中的粘附层将步骤1）制得的叉指电极层及步骤2）制得的压感层的边缘处粘住，随后在100℃下加热压合成柔性压力传感器。

[0084] 对制得的柔性压力传感器进行性能测试：

[0085] 如图2所示，当叉指电极的叉指间距先疏后密时，其触发力为50g。如图2中（a）所‑1
示，在微小应力50g~200g时，计算传感器的灵敏度S1为4.37kg ；如图2中（b）所示，在较大应
‑1
力1kg~4kg范围内，传感器的灵敏度S2为0.24kg 。

[0086] 实施例2

[0087] 本实施例与实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于：叉指电极参数不同。具体步骤如下：

[0088] 1）叉指电极层的制备

[0089] 将20g氯醋树脂置于80g二价酸酯溶剂中，在60℃加热搅拌至氯醋树脂完全溶解，形成氯醋树脂溶液。随后取20g氯醋树脂溶液，加入0.8g石墨烯，分散均匀后真空脱泡搅拌
10min，制得石墨烯复合浆料。利用丝印网版将石墨烯复合浆料印刷至PET薄膜上，形成如图
3所示预设结构的叉指电极，其中叉指电极的叉指宽度为0.25mm，在电极直径为8.5mm内，相
邻叉指电极间的距离为0.375mm，共4对；在电极直径为8.5mm 13.75mm间，相邻叉指电极间
~
的距离为0.75mm，共2对。随后将含叉指电极结构的PET薄膜置于95℃的烘箱中加热15h，制
得电极层；

[0090] 2）压感层的制备

[0091] 称取20g步骤1）中的氯醋树脂溶液，加入0.25g二氧化硅气凝胶及0.2g石墨烯，真空脱泡搅拌10min，得到均匀分散的传感原料。采用丝印网版将传感原料印刷至直径PET薄
膜上，然后置于80℃的烘箱中烘干15h，制得压感层，压感层直径为17mm，其中测得压感层的
阻值为 ；

[0092] 3）粘附层的制备

[0093] 采用激光切割技术将厚度为0.05mm的EVA热熔胶膜切割为具有缺口的圆环，其外径为17mm，内径为14.5mm，缺口处弧长为2mm，制得粘附层；

[0094] 4）柔性压力传感器的制备

[0095] 利用步骤3）中的粘附层将步骤1）制得的叉指电极层及步骤2）制得的压感层的边缘处粘住，随后在100℃下加热压合成柔性压力传感器。

[0096] 对制得的柔性压力传感器进行性能测试：

[0097] 如图4所示，当叉指电极的叉指间距先密后疏时，其触发力为30g。如图4中（a）所‑1
示，在微小应力30g~200g时，计算传感器的灵敏度S3为5.25kg ；如图4中（b）所示，在较大应
‑1
力1kg~4kg范围内，传感器的灵敏度S4为0.17kg 。

[0098] 实施例3

[0099] 本实施例与实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于：叉指电极参数不同。具体步骤如下：

[0100] 1）叉指电极层的制备

[0101] 将20g氯醋树脂置于80g二价酸酯溶剂中，在60℃加热搅拌至氯醋树脂完全溶解，形成氯醋树脂溶液。随后取20g氯醋树脂溶液，加入0.8g石墨烯，分散均匀后真空脱泡搅拌
10min，制得石墨烯复合浆料。利用丝印网版将石墨烯复合浆料印刷至PET薄膜上，形成如图
5所示预设结构的叉指电极，其中叉指电极的叉指宽度为0.25mm，相邻叉指电极间的距离为
0.75mm，共4对。随后将含叉指电极结构的PET薄膜置于95℃的烘箱中加热15h，制得电极层；

[0102] 2）压感层的制备

[0103] 称取20g步骤1）中的氯醋树脂溶液，加入0.25g二氧化硅气凝胶及0.2g石墨烯，真空脱泡搅拌10min，得到均匀分散的传感原料。采用丝印网版将传感原料印刷至PET薄膜上，
然后置于80℃的烘箱中烘干15h，制得压感层，压感层直径为17mm，其中测得压感层的阻值
为 ；

[0104] 3）粘附层的制备

[0105] 采用激光切割技术将厚度为0.05mm的EVA热熔胶膜切割为具有缺口的圆环，其外径为17mm，内径为14.5mm，缺口处弧长为2mm，制得粘附层；

[0106] 4）柔性压力传感器的制备

[0107] 利用步骤3）中的粘附层将步骤1）制得的叉指电极层及步骤2）制得的压感层的边缘处粘住，随后在100℃下加热压合成柔性压力传感器。

[0108] 对制得的柔性压力传感器进行性能测试：

[0109] 由图6可知，当叉指电极的叉指间距相同时，传感器的触发力为50g，测量的量程范围约为0.05kg 7kg。
~

[0110] 如图7中（a）所示，在微小应力50g~200g时，计算传感器的灵敏度S5为4.26kg‑1；如‑1
图7中（b）所示，在较大应力1kg~4kg范围内，传感器的灵敏度S6为0.19kg 。

[0111] 由实施例1 3的相关测试数据可知，本发明可通过同一叉指电极相邻叉指间的距~
离（即叉指电极的疏密度）的设计，灵活地对传感器性能进行调控。当压感层阻值相同时，使
用先疏后密的叉指电极时，与相同疏密度的叉指电极相比，在较大应力下该传感器中与压
感层接触的电极数量增多，阻值的变化率增加，在保持小应力下的检测灵敏度的同时提高
较大应力下的灵敏度（如图2所示）；当叉指电极先密后疏时，在小应力下与压感层接触的电
极数量增多，灵敏度更高，但当阻值达到一定值时不再随压力变化（这是由传感材料的本征
压阻率导致），适用于微小应力的检测（如图4所示）。而使用相同疏密度的叉指电极时，在较
小应力下阻值先迅速下降，随后随应力的增大出现平台区，灵敏度下降（如图6和7所示）。

[0112] 图8为柔性压力传感器对压力信号的响应关系图。由图8可知，当以300mm/s的速度对柔性压力传感器施加1kg的压力，并维持5s后释放压力的信号响应时间为30.08ms，恢复
时间为29.71ms。说明本发明制得的传感器具有快速响应的特性。

[0113] 图9为柔性压力传感器的循环性能测试结果图，将图9中的A部放大后如图10所示。由图9和图10可知，本发明制得的柔性压力传感器具有优异的循环稳定性。

[0114] 这是由于对粘附层进行了缺口设计后，可使传感器在应力释放后快速恢复到初始状态，并保证了传感器的循环稳定性。

[0115] 实施例4

[0116] 本实施例与实施例3的制备方法基本相同，不同之处在于：压感层中石墨烯含量不同。具体步骤如下：

[0117] 1）叉指电极层的制备

[0118] 将20g氯醋树脂置于80g二价酸酯溶剂中，在60℃加热搅拌至氯醋树脂完全溶解，形成氯醋树脂溶液。随后取20g氯醋树脂溶液，加入0.8g石墨烯，分散均匀后真空脱泡搅拌
10min，制得石墨烯复合浆料。将石墨烯复合浆料装入针筒中，使用直径为200µm的针头，在
压力为20Psi，线速度为6mm/s的条件下，将石墨烯复合浆料打印于PET薄膜上，形成预设结
构的叉指电极，其中叉指电极的叉指宽度为0.25mm，相邻叉指电极间的距离为0.75mm，共4
对。随后将含叉指电极结构的PET薄膜置于95℃的烘箱中加热15h，制得电极层；

[0119] 2）压感层的制备

[0120] 称取20g步骤1）中的氯醋树脂溶液，加入0.25g二氧化硅气凝胶及0.25g石墨烯，真空脱泡搅拌10min，得到均匀分散的传感原料。采用丝印网版将传感原料印刷至PET薄膜上，
然后置于80℃的烘箱中烘干15h，制得压感层，其中测得压感层的阻值为 ；

[0121] 3）粘附层的制备

[0122] 采用激光切割技术将厚度为0.05mm的EVA热熔胶膜切割为具有缺口的圆环，其外径为17mm，内径为14.5mm，缺口处弧长为2mm，制得粘附层；

[0123] 4）柔性压力传感器的制备

[0124] 利用步骤3）中的粘附层将步骤1）制得的叉指电极层及步骤2）制得的压感层的边缘处粘住，随后在100℃下加热压合成柔性压力传感器。

[0125] 制得的柔性压力传感器的阻值随力值的变化关系图如图11所示。由图11可知，该传感器的触发力为13g，测量的量程范围约为0.015kg 5kg。
~

[0126] 实施例5

[0127] 本实施例与实施例3的制备方法基本相同，不同之处在于：压感层中石墨烯含量不同。具体步骤如下：

[0128] 1）叉指电极层的制备

[0129] 将20g氯醋树脂置于80g二价酸酯溶剂中，在60℃加热搅拌至氯醋树脂完全溶解，形成氯醋树脂溶液。随后取20g氯醋树脂溶液，加入0.8g石墨烯，分散均匀后真空脱泡搅拌
10min，制得石墨烯复合浆料。将石墨烯复合浆料装入针筒中，使用直径为200µm的针头，在
压力为20Psi，线速度为6mm/s的条件下，将石墨烯复合浆料打印于PET薄膜上，形成预设结
构的叉指电极，其中叉指电极的叉指宽度为0.25mm，相邻叉指电极间的距离为0.75mm，共4
对。随后将含叉指电极结构的PET薄膜置于95℃的烘箱中加热15h，制得电极层；

[0130] 2）压感层的制备

[0131] 称取20g步骤1）中的氯醋树脂溶液，加入0.25g二氧化硅气凝胶及0.3g石墨烯，真空脱泡搅拌10min，得到均匀分散的传感原料。采用丝印网版将传感原料印刷至PET薄膜上，
然后置于80℃的烘箱中烘干15h，制得压感层，其中测得压感层的阻值为 ；

[0132] 3）粘附层的制备

[0133] 采用激光切割技术将厚度为0.05mm的EVA热熔胶膜切割为具有缺口的圆环，其外径为17mm，内径为14.5mm，缺口处弧长为2mm，制得粘附层；

[0134] 4）柔性压力传感器的制备

[0135] 利用步骤3）中的粘附层将步骤1）制得的叉指电极层及步骤2）制得的压感层的边缘处粘住，随后在100℃下加热压合成柔性压力传感器。

[0136] 制得的柔性压力传感器的阻值随力值的变化关系图如图12所示。由图12可知，该传感器的触发力为10g，测量的量程范围约为0.010kg 2kg。
~

[0137] 由实施例3 5可知，当使用同一疏密度的叉指电极层时，调整压感层的阻值（压感~
层石墨烯含量）即可实现传感器检测范围的调控。也就是说，本发明通过叉指电极疏密度及
压感层阻值的调控可以实现传感器检测范围的调控及灵敏度的提高。

[0138] 对比例1

[0139] 本对比例与实施例3的制备方法基本相同，不同之处在于：压感层中石墨烯含量为0.5g。测得压感层的阻值为 。由图13可知，该传感器的触发力为3g，测量的量程范围约
为0.003kg 0.05kg。说明该传感器的检测范围较小，难以适用宽范围的检测。
~

[0140] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存
在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

[0141] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来
说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护
范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。