(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210849296.9 (22)申请日 2022.07.19 (71)申请人 厦门银方新材料科技有限公司 地址 361101 福建省厦门市翔安区内厝镇 赵岗路278号四楼401 申请人 上海比诺星新材 料科技有限公司 　 华东理工大 学 (72)发明人 唐桤泽　张震　方斌　杨扬　 范世昌　曾剑涛　杨向民　 (74)专利代理 机构 上海德禾翰通 律师事务所 31319 专利代理师 冯晶　张爱民 (51)Int.Cl. G01L 1/14(2006.01) G01K 7/34(2006.01)G01N 27/22(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种柔性多模态传感器及其制备方法 (57)摘要 本发明公开了一种柔性多模态传感器， 包 括： 柔性封装层、 对应设置电极的第一电极层和 第二电极层， 以及弹性介电层。 弹性介电层设置 于第一电极层和第二电极层之间， 包括具有立体 结构的弹性介电构件， 其可在纵向压力的作用下 发生形变， 从而使得第一电极和第二电极之间的 电容发生变化。 第一电极层具有第一柔性衬底， 第二电极层具有第二柔性衬底， 第一柔性衬底和 第二柔性衬底至少一个的上表面还设置有用于 测量温度的温度传感电路或用于测量湿度的湿 度传感电路。 本发明在具备测量压力功能的三层 结构的传感组件 上， 通过较小的额外成本且不改 变其整体结构， 增加测量湿度和/或温度的功能， 电路集成度高， 成本低， 使用方便舒适， 信号串扰 弱， 测量精度高。 权利要求书2页 说明书7页 附图7页 CN 115235654 A 2022.10.25 CN 115235654 A 1.一种柔 性多模态传感器， 其特 征在于， 所述 柔性多模态传感器自上而下包括： 柔性封装层， 其由柔 性材料制成； 第一电极层， 其包括第一 柔性衬底和设置在所述第一 柔性衬底上表面的第一电极； 第二电极层， 其包括第二柔性衬底和设置在所述第二柔性衬底上表面的第二电极， 所 述第一电极和所述第二电极对应地设置； 以及 弹性介电层， 其设置于所述第一电极层和所述第二电极层之间， 所述弹性介电层包括 第三柔性衬底和设置于所述第三柔性衬底上表面且具有立体结构的弹性介电构件， 所述 弹 性介电构件可在纵向压力的作用下发生形变， 从而使得所述第一电极和所述第二电极之间 的电容发生变化， 其中， 所述第一柔性衬底和所述第二柔性衬底至少一个的上表面还设置 有用于测量温度的温度传感电路， 或用于测量湿度的湿度传感电路。 2.根据权利要求1所述的柔性多模态传感器， 其特征在于， 所述第 一柔性衬底上表面设 置有湿度传感电路， 所述第二柔性衬底上表面设置有温度传感电路， 所述湿度传感电路和 所述温度传感电路具有不同的微结构。 3.根据权利要求1所述的柔性多模态传感器， 其特征在于， 所述第 一电极和所述第 二电 极的厚度为20～ 200微米。 4.根据权利要求1所述的柔性多模态传感器， 其特征在于， 所述弹性介电构件由压敏墨 水立体地印制 于所述第三柔性衬底的上表面而制成， 所述压敏墨水包括压敏导电填料、 树 脂和溶剂， 所述压敏导电填料选自硅橡胶、 炭黑、 银粉、 铜粉、 锡粉、 镍粉、 氮化硼、 氮化碳中 的一种或若干种。 5.根据权利要求1所述的柔性多模态传感器， 其特征在于， 所述温度传感电路由温敏墨 水印制于所述第一柔性衬底或所述第二柔性衬底的上表面而制成， 所述温敏 墨水包括温敏 导电填料、 树脂和溶剂， 所述温敏导电填料选自碳化钛、 银包铜微球、 银纳米线、 铜纳米线、 炭黑中的一种或若干种。 6.根据权利要求1所述的柔性多模态传感器， 其特征在于， 所述湿度传感电路由湿敏墨 水印制于所述第一柔性衬底或所述第二柔性衬底的上表面而制成， 所述湿敏 墨水包括湿敏 导电填料、 树脂和溶剂， 所述湿敏导电填料选自石墨烯、 碳纳米管、 富勒烯、 二硫化钼中的一 种或若干种。 7.根据权利要求1 ‑6中任一项所述的柔性多模态传感器， 其特征在于， 所述弹性介电构 件包括凸起结构， 所述凸起结构可在压力的作用下发生形变， 从而使得所述第一电极和所 述第二电极之间的电容发生变化。 8.根据权利要求2中所述的柔性多模态传感器， 其特征在于， 所述温度传感电路和湿度 传感电路的微结构包括叉指结构、 网格结构和蛇形 结构。 9.根据权利要求1 ‑6中任一项所述的柔性多模态传感器， 其特征在于， 所述第 一柔性衬 底、 第二柔性衬底和 第三柔性衬底均为聚二甲基硅氧烷、 全氟乙烯丙烯共聚物、 聚对苯二甲 酸乙二醇酯、 聚酰 亚胺、 聚氨酯丙烯酸酯、 聚萘二甲酸乙二醇酯、 聚醚砜中的一种。 10.一种柔 性多模态传感器的制备 方法， 其特 征在于， 包 含以下步骤： 用柔性材料制作柔 性封装层； 在第一柔性衬底上表面设置第一电极， 得到第一电极层； 在第二柔性衬底上表面设置第二电极， 得到第二电极层， 所述第一电极和所述第二电权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115235654 A 2极对应地设置； 在第三柔性衬底上表面设置具有立体结构的弹性介电构件， 得到弹性介电层， 所述弹 性介电构件可在纵向压力的作用下发生形变， 从而使得所述第一电极和所述第二电极之间 的电容发生变化； 在所述第一柔性衬底和所述第二柔性衬底至少一个的上表面设置用于测量温度的温 度传感电路， 或用于测量湿度的湿度传感电路； 自上而下依序封装所述柔性封装层、 所述第一电极层、 所述弹性介电层和所述第二电 极层， 得到所述 柔性多模态传感器。 11.根据权利要求10所述的柔性多模态传感器制备方法， 其特征在于， 在所述第 一柔性 衬底和所述第二柔性衬底至少一个的上表面设置用于测量温度的温度传感电路， 或用于测 量湿度的湿度传感电路包括： 在所述第一柔性衬底上表面设置湿度传感电路， 在所述第 二柔性衬底上表面设置温度 传感电路， 所述湿度传感电路和所述温度传感电路具有不同的微结构。 12.根据权利要求10所述的柔性多模态传感器制备方法， 其特征在于， 所述第 一电极和 所述第二电极的厚度为20～ 200微米。 13.根据权利要求10所述的柔性多模态传感器制备方法， 其特征在于， 在第 三柔性衬底 上表面设置具有立体结构的弹性介电构件 包括： 通过增材制造方法将压敏墨水立体地 印制于所述第 三柔性衬底的上表面， 得到所述弹 性介电构件， 所述压敏墨水包括压敏导电填料、 树脂和溶剂， 所述压敏导电填料选自硅橡 胶、 炭黑、 银粉、 铜粉、 锡粉、 镍粉、 氮化硼、 氮化 碳中的一种或若干种。 14.根据权利要求10所述的柔性多模态传感器制备方法， 其特征在于， 在所述第 一柔性 衬底和所述第二柔性衬底至少一个的上表面设置用于测量温度的温度传感电路， 或用于测 量湿度的湿度传感电路包括： 通过增材制造方法将温敏墨水印制于所述第一柔性衬底或所述第二柔性衬底的上表 面， 得到所述温度传感电路， 所述温敏墨水包括温敏导电填料、 树脂和溶剂， 所述温敏导电 填料选自碳 化钛、 银包铜微球、 银纳米线、 铜纳米线、 炭黑中的一种或若干种。 15.根据权利要求10所述的柔性多模态传感器制备方法， 其特征在于， 在所述第 一柔性 衬底和所述第二柔性衬底至少一个的上表面设置用于测量温度的温度传感电路， 或用于测 量湿度的湿度传感电路包括： 通过增材制造方法将湿敏墨水印制于所述第一柔性衬底或所述第二柔性衬底的上表 面， 得到所述湿度传感电路， 所述湿敏墨水包括湿敏导电填料、 树脂和溶剂， 所述湿敏导电 填料选自石墨烯、 碳纳米管、 富勒烯、 二硫化钼中的一种或若干种。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115235654 A 3