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一种透明压力传感器及其制作方法

适用于整合在手机、平板电脑等触摸屏中,提供压力数据采集。

#信息技术
样机(样品)

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压力传感技术已逐渐在手机、电脑等消费性电子产品中应用。其能够提供传统触摸位置以外的第三个维度,增加新的触控体验。

该传感器是把导电颗粒镶嵌在聚合物网络结构中,形成的薄膜电阻型压力传感器

聚合物网络结构在传感器空间中起到支撑骨架的作用,使导电颗粒均匀地镶嵌在聚合物网络结构中。通过施加外部压力,聚合物网络结构变得更为致密,导电颗粒相互之间更为紧密,降低了接触电阻,通过测量传感器电阻,即可确定压力大小。

该技术核心是集成了一种基于石墨烯/聚苯胺,嵌入聚乙烯醇缩丁醛(GPANI-PVB)形成的(GPANI-PVB)复合膜。

把聚合物结构和导电粒子,通过填充的第三种物质,并添加有机溶剂,经搅拌、镀膜、热蒸干等工艺后形成的集成复合膜。因该复合膜中集合了众多材料,使其具有较多功能性。该复合膜水平方向不导电,不会连接同一层相邻的电极,因此在触摸屏上有隔离的作用。

该传感器具有较高灵敏度

影响灵敏度的主要因素是导电颗粒与薄膜层之间的等效接触电阻,该等效接触电阻可由导电颗粒的尺寸和复合膜的厚度来调节。随着复合膜厚度的增加,压力传感器的电阻增加,灵敏度则降低。

该传感器已通过试验,可控制导电粒子的尺寸和复合膜的厚度,使传感器具有较高灵敏度。

该传感器的透光率能达到95%以上,透光性较好

该传感器中导电电极层为透明导电的有机高分子材料,或石墨烯等无机物材料,使该传感器具有较高的透光性。集成复合膜具有高本征透过率,在整个可见波长区域(380-780nm)表现出大于96%的均匀透射率,具有高光学透明性。

该传感器具有低迟滞性

滞后定义为正向曲线和向后曲线之间的最大偏差除以全尺度电阻变化。在以往的电阻式压力传感器中,通常采用具有微结构的弹性体材料作为活性层和电极,由于不可逆的纠缠,这些材料会产生粘弹性蠕变。聚合物链的压力施加,导致高滞后。

然而,基于GPANI-PVB复合膜的压力传感器依赖于在更不可压缩的ITO-PET膜和复合膜之间产生的接触面积和接触电阻的变化,这会产生更可逆的接触过程,从而导致较低的滞后现象。

高柔性,低功耗

由于薄膜具有的脆性,该技术中运用了银纳米线和金属网,以提高触摸面板的弯曲不灵敏性和柔性,使其成为具有较高柔性的薄膜。与没有复合膜的传统电阻式触摸屏相比,该触摸屏不仅支持多级压力检测,而且由于接触电阻可控,降低了功耗。

该传感器无需真空环境和加热过程,制成周期短,成本低,适合大规模推广

该传感器由压阻式材料层、导电电极层和衬底层组成,各层材料成本低廉,且工艺简单,不需要真空环境及加热,较适合大规模推广。

技术专利

项目进展与合作方式

样品已出,寻求与制作电子屏幕的企业合作。

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