本發(fā)明屬于傳感技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到狹小層間壓力測量。

背景技術(shù)：

由納米導(dǎo)電粉末和高分子基體構(gòu)成的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料不但具有壓阻特性，而且具有易加工性和良好的柔韌性。因此，越來越多的科研機(jī)構(gòu)都在研制基于這種復(fù)合材料的柔性壓敏元件以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代國防和工業(yè)領(lǐng)域的壓力測量，比如：大型設(shè)備狹小層間壓力測量和人工電子皮膚研制等。由于這種復(fù)合材料的電阻具有溫度依賴性，因此，溫度會引起的壓敏元件輸出漂移。故而如何減小溫度對壓敏元件輸出的影響是該領(lǐng)域目前的關(guān)鍵問題。高導(dǎo)電相含量的壓敏子單元與低導(dǎo)電相含量的壓敏子單元的電阻隨壓力變化趨勢相反而隨溫度變化趨勢相同，故可采用基于這兩種壓敏子單元的差動電橋來來減小由溫度引起的壓敏元件輸出漂移。由于傳統(tǒng)的壓敏子單元都采用單漢堡結(jié)構(gòu)，增加壓敏子單元的數(shù)量會導(dǎo)致傳感探頭更為復(fù)雜。比如，若采用板橋差動形式，則需四個(gè)電極，比傳統(tǒng)單漢堡結(jié)構(gòu)的電極數(shù)增加了一倍。但是在很多工程應(yīng)用中能夠安裝傳感器的空間狹小，因此，亟需精簡壓敏子單元的結(jié)構(gòu)，以使其能安裝于空間狹小的結(jié)構(gòu)中以完成測量任務(wù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種基于雙漢堡結(jié)構(gòu)的差動式壓敏元件及其研制方法。所述的基于雙漢堡結(jié)構(gòu)的差動式壓敏元件包括高導(dǎo)電相含量單漢堡結(jié)構(gòu)層和低導(dǎo)電相含量單漢堡結(jié)構(gòu)層，高導(dǎo)電相含量單漢堡結(jié)構(gòu)層由窗口封裝膜、高導(dǎo)電相含量壓敏膜、熱固膠和小電極封裝膜構(gòu)成，低導(dǎo)電相含量單漢堡結(jié)構(gòu)層由大電極封裝膜、低導(dǎo)電相含量壓敏膜、熱固膠和窗口封裝膜構(gòu)成。

所述的基于內(nèi)置式電極的柔性壓阻傳感器的研制方法包括以下步驟：

在第一張絕緣薄膜的一側(cè)覆合長為3.36厘米、寬為5.12厘米的電極及其引線作為大電極封裝膜；在第二張絕緣薄膜的一側(cè)覆合長為0.38厘米、寬為0.59厘米的電極及其引線作為小電極封裝膜；在第三張絕緣薄膜的一側(cè)覆合長為3.36厘米、寬為5.12厘米的電極及其引線，并在第三張絕緣薄膜未覆合電極的一側(cè)開長為0.38厘米、寬為0.59厘米的窗口，使覆合在第三張絕緣薄膜上的電極在未覆合電極的一側(cè)通過窗口裸露，并確保所述的窗口軸心與覆合在第三張絕緣薄膜上的電極軸心重合，進(jìn)而完成窗口封裝膜的制備；將小電極封裝膜置于旋轉(zhuǎn)平臺上備用，并確保覆合有電極的一側(cè)向上；

將平均粒徑為30納米的炭黑、室溫硫化硅橡膠和正己烷按1∶8∶100的體積比混合，利用機(jī)械攪拌和超聲振蕩使炭黑在由室溫硫化硅橡膠和正己烷構(gòu)成的混合溶液中分散，待正己烷揮發(fā)后，形成高導(dǎo)電相含量的炭黑填充硅橡膠復(fù)合材料；將高導(dǎo)電相含量的炭黑填充硅橡膠復(fù)合材料滴入固定于旋轉(zhuǎn)平臺上的小電極封裝膜的電極之上；把高導(dǎo)電相含量的炭黑填充硅橡膠復(fù)合材料旋涂成所需厚度，并確保高導(dǎo)電相含量的炭黑填充硅橡膠復(fù)合材料完全覆蓋在小電極封裝膜的電極之上；待高導(dǎo)電相含量的炭黑填充硅橡膠復(fù)合材料硫化成型后，去除小電極封裝膜的電極之外的高導(dǎo)電相含量的炭黑填充硅橡膠復(fù)合材料，剩余的覆蓋在小電極封裝膜的電極之上的高導(dǎo)電相含量的炭黑填充硅橡膠復(fù)合材料作為高導(dǎo)電相含量單漢堡結(jié)構(gòu)層的高導(dǎo)電相含量壓敏膜；在小電極封裝膜上的高導(dǎo)電相含量壓敏膜周圍的絕緣薄膜上涂熱固膠，將窗口封裝膜覆蓋在高導(dǎo)電相含量壓敏膜和熱固膠之上，并確保窗口封裝膜的窗口與高導(dǎo)電相含量壓敏膜正對、且覆合在窗口封裝膜上的電極在未覆合電極的一側(cè)通過窗口裸露出的部分與高導(dǎo)電相含量壓敏膜完全接觸，利用柔性材料熱壓封裝機(jī)對窗口封裝膜、高導(dǎo)電相含量壓敏膜、熱固膠和小電極封裝膜進(jìn)行熱壓封裝，進(jìn)而完成由窗口封裝膜、高導(dǎo)電相含量壓敏膜、熱固膠和小電極封裝膜構(gòu)成的高導(dǎo)電相含量單漢堡結(jié)構(gòu)層的制備；

將高導(dǎo)電相含量單漢堡結(jié)構(gòu)層固定在旋轉(zhuǎn)平臺上備用，并使覆合在窗口封裝膜上的電極一側(cè)向上；將平均粒徑為30納米的炭黑、室溫硫化硅橡膠和正己烷按1∶16∶180的體積比混合，利用機(jī)械攪拌和超聲振蕩使炭黑在由室溫硫化硅橡膠和正己烷構(gòu)成的混合溶液中分散，待正己烷揮發(fā)后，形成低導(dǎo)電相含量的炭黑填充硅橡膠復(fù)合材料；將低導(dǎo)電相含量的炭黑填充硅橡膠復(fù)合材料滴入所述的固定有高導(dǎo)電相含量單漢堡結(jié)構(gòu)層的旋轉(zhuǎn)平臺之上，把低導(dǎo)電相含量的炭黑填充硅橡膠復(fù)合材料旋涂成所需厚度，并確保低導(dǎo)電相含量的炭黑填充硅橡膠復(fù)合材料完全覆蓋在高導(dǎo)電相含量單漢堡結(jié)構(gòu)層的窗口封裝膜的電極之上；待低導(dǎo)電相含量的炭黑填充硅橡膠復(fù)合材料硫化成型后，去除窗口封裝膜的電極之外的部分，剩余的覆蓋在窗口封裝膜的電極之上的低導(dǎo)電相含量的炭黑填充硅橡膠復(fù)合材料作為低導(dǎo)電相含量單漢堡結(jié)構(gòu)層的低導(dǎo)電相含量壓敏膜；在低導(dǎo)電相含量壓敏膜周圍的窗口封裝膜的絕緣薄膜上涂熱固膠，將大電極封裝膜覆蓋在低導(dǎo)電相含量壓敏膜和熱固膠之上，并確保大電極封裝膜的電極與低導(dǎo)電相含量壓敏膜正對且完全接觸，利用柔性材料熱壓封裝機(jī)對高導(dǎo)電相含量單漢堡結(jié)構(gòu)層、低導(dǎo)電相含量壓敏膜、和熱固膠和大電極封裝膜進(jìn)行熱壓封裝，以完成由大電極封裝膜、低導(dǎo)電相含量壓敏膜、熱固膠和窗口封裝膜構(gòu)成的低導(dǎo)電相含量單漢堡結(jié)構(gòu)層的制備，進(jìn)而完成由高導(dǎo)電相含量單漢堡結(jié)構(gòu)層和低導(dǎo)電相含量單漢堡結(jié)構(gòu)層構(gòu)成的基于雙漢堡結(jié)構(gòu)的差動式壓敏元件的制備。

本發(fā)明的特點(diǎn)及效果：

利用本發(fā)明的方法制備的基于雙漢堡結(jié)構(gòu)的差動式壓敏元件，其包括的高導(dǎo)電相含量壓敏膜和低導(dǎo)電相含量壓敏膜的炭黑與室溫硫化硅橡膠的體積比是通過大量實(shí)驗(yàn)和分析得到的，可確保高導(dǎo)電相含量壓敏膜和低導(dǎo)電相含量壓敏膜的電阻隨壓力的變化趨勢相反、且隨溫度的變化相同，因此可作位電橋相鄰橋臂進(jìn)而減小溫度漂移并增大靈敏度。高導(dǎo)電相含量單漢堡結(jié)構(gòu)層和低導(dǎo)電相含量單漢堡結(jié)構(gòu)層共享窗口封裝膜，與傳統(tǒng)的基于單漢堡結(jié)構(gòu)的差動式壓敏元件相比，節(jié)省了一個(gè)電極，更有利于精簡元件結(jié)構(gòu)，進(jìn)而應(yīng)用到更加狹小的空間，特別適用于大型軍事與民用設(shè)備狹小層間壓力測量或機(jī)器人指端觸覺實(shí)現(xiàn)等領(lǐng)域。

附圖說明

圖1(A)為大電極封裝膜的覆合有電極一側(cè)的俯視圖。

圖1(B)為大電極封裝膜的剖面圖。

圖2(A)為小電極封裝膜的覆合有電極一側(cè)的俯視圖。

圖2(B)為小電極封裝膜的剖面圖。

圖3(A)為窗口封裝膜的覆合有電極一側(cè)的俯視圖。

圖3(B)為窗口封裝膜的剖面圖。

圖3(C)為窗口封裝膜的開有窗口一側(cè)的俯視圖。

圖4為高導(dǎo)電相含量單漢堡結(jié)構(gòu)層的剖面圖。

圖5為基于雙漢堡結(jié)構(gòu)的差動式壓敏元件的剖面圖。

圖1-圖5中，a代表大電極封裝膜的絕緣膜(即：第一張絕緣膜)；b代表覆合在大電極封裝膜的絕緣膜上的電極；c代表覆合在大電極封裝膜的絕緣膜上的引線；d代表小電極封裝膜的絕緣膜(即：第二張絕緣膜)；e代表覆合在小電極封裝膜的絕緣膜上的電極；f代表覆合在小電極封裝膜的絕緣膜上的引線；g代表窗口封裝膜的絕緣膜(即：第三張絕緣膜)；h代表覆合在窗口封裝膜的絕緣膜上的電極；i代表覆合在窗口封裝膜的絕緣膜上的引線；j1代表在在窗口封裝膜的絕緣膜上未覆合電極的一側(cè)開的窗口；j2代表覆合在窗口封裝膜上的電極在未覆合電極的一側(cè)通過窗口裸露出的部分；k代表高導(dǎo)電相含量壓敏膜；l代表位于小電極封裝膜和窗口封裝膜之間的熱固膠；m代表低導(dǎo)電相含量壓敏膜；n代表位于窗口封裝膜和大電極封裝膜之間的熱固膠。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例說明本發(fā)明提出的基于雙漢堡結(jié)構(gòu)的差動式壓敏元件的研制方法：

在第一張絕緣薄膜a的一側(cè)覆合長為3.36厘米、寬為5.12厘米的電極b及其引線c作為大電極封裝膜；在第二張絕緣薄膜d的一側(cè)覆合長為0.38厘米、寬為0.59厘米的電極e及其引線f作為小電極封裝膜；在第三張絕緣薄膜g的一側(cè)覆合長為3.36厘米、寬為5.12厘米的電極h及其引線i，并在第三張絕緣薄膜g未覆合電極的一側(cè)開長為0.38厘米、寬為0.59厘米的窗口j1，使覆合在第三張絕緣薄膜g上的電極h在未覆合電極的一側(cè)通過窗口j1裸露，并確保所述的窗口j1軸心與覆合在第三張絕緣薄膜g上的電極h軸心重合，進(jìn)而完成窗口封裝膜的制備；將小電極封裝膜置于旋轉(zhuǎn)平臺上備用，并確保覆合有電極的一側(cè)向上；

將平均粒徑為30納米的炭黑、室溫硫化硅橡膠和正己烷按1∶8∶100的體積比混合，利用機(jī)械攪拌和超聲振蕩使炭黑在由室溫硫化硅橡膠和正己烷構(gòu)成的混合溶液中分散，待正己烷揮發(fā)后，形成高導(dǎo)電相含量的炭黑填充硅橡膠復(fù)合材料；將高導(dǎo)電相含量的炭黑填充硅橡膠復(fù)合材料滴入固定于旋轉(zhuǎn)平臺上的小電極封裝膜的電極e之上；把高導(dǎo)電相含量的炭黑填充硅橡膠復(fù)合材料旋涂成所需厚度，并確保高導(dǎo)電相含量的炭黑填充硅橡膠復(fù)合材料完全覆蓋在小電極封裝膜的電極e之上；待高導(dǎo)電相含量的炭黑填充硅橡膠復(fù)合材料硫化成型后，去除小電極封裝膜的電極之外的高導(dǎo)電相含量的炭黑填充硅橡膠復(fù)合材料，剩余的覆蓋在小電極封裝膜的電極之上的高導(dǎo)電相含量的炭黑填充硅橡膠復(fù)合材料作為高導(dǎo)電相含量單漢堡結(jié)構(gòu)層的高導(dǎo)電相含量壓敏膜k；在小電極封裝膜上的高導(dǎo)電相含量壓敏膜k周圍的絕緣薄膜上涂熱固膠l，將窗口封裝膜覆蓋在高導(dǎo)電相含量壓敏膜k和熱固膠l之上，并確保窗口封裝膜的窗口j1與高導(dǎo)電相含量壓敏膜k正對、且覆合在窗口封裝膜上的電極在未覆合電極的一側(cè)通過窗口裸露出的部分j2與高導(dǎo)電相含量壓敏膜k完全接觸，利用柔性材料熱壓封裝機(jī)對窗口封裝膜、高導(dǎo)電相含量壓敏膜k、熱固膠l和小電極封裝膜進(jìn)行熱壓封裝，進(jìn)而完成由窗口封裝膜、高導(dǎo)電相含量壓敏膜、熱固膠和小電極封裝膜構(gòu)成的高導(dǎo)電相含量單漢堡結(jié)構(gòu)層的制備；

將高導(dǎo)電相含量單漢堡結(jié)構(gòu)層固定在旋轉(zhuǎn)平臺上備用，并使覆合在窗口封裝膜上的電極h一側(cè)向上；將平均粒徑為30納米的炭黑、室溫硫化硅橡膠和正己烷按1∶16∶180的體積比混合，利用機(jī)械攪拌和超聲振蕩使炭黑在由室溫硫化硅橡膠和正己烷構(gòu)成的混合溶液中分散，待正己烷揮發(fā)后，形成低導(dǎo)電相含量的炭黑填充硅橡膠復(fù)合材料；將低導(dǎo)電相含量的炭黑填充硅橡膠復(fù)合材料滴入所述的固定有高導(dǎo)電相含量單漢堡結(jié)構(gòu)層的旋轉(zhuǎn)平臺之上，把低導(dǎo)電相含量的炭黑填充硅橡膠復(fù)合材料旋涂成所需厚度，并確保低導(dǎo)電相含量的炭黑填充硅橡膠復(fù)合材料完全覆蓋在高導(dǎo)電相含量單漢堡結(jié)構(gòu)層的窗口封裝膜的電極h之上；待低導(dǎo)電相含量的炭黑填充硅橡膠復(fù)合材料硫化成型后，去除窗口封裝膜的電極h之外的部分，剩余的覆蓋在窗口封裝膜的電極h之上的低導(dǎo)電相含量的炭黑填充硅橡膠復(fù)合材料作為低導(dǎo)電相含量單漢堡結(jié)構(gòu)層的低導(dǎo)電相含量壓敏膜m；在低導(dǎo)電相含量壓敏膜m周圍的窗口封裝膜的絕緣薄膜上涂熱固膠n，將大電極封裝膜覆蓋在低導(dǎo)電相含量壓敏膜m和熱固膠n之上，并確保大電極封裝膜的電極b與低導(dǎo)電相含量壓敏膜m正對且完全接觸，利用柔性材料熱壓封裝機(jī)對高導(dǎo)電相含量單漢堡結(jié)構(gòu)層、低導(dǎo)電相含量壓敏膜m、和熱固膠n和大電極封裝膜進(jìn)行熱壓封裝，以完成由大電極封裝膜、低導(dǎo)電相含量壓敏膜m、熱固膠n和窗口封裝膜構(gòu)成的低導(dǎo)電相含量單漢堡結(jié)構(gòu)層的制備，進(jìn)而完成由高導(dǎo)電相含量單漢堡結(jié)構(gòu)層和低導(dǎo)電相含量單漢堡結(jié)構(gòu)層構(gòu)成的基于雙漢堡結(jié)構(gòu)的差動式壓敏元件的制備。

實(shí)施例

在第一張聚酰亞胺薄膜的一側(cè)覆合長為3.36厘米、寬為5.12厘米的銅電極及其銅引線作為大電極封裝膜；在第二張聚酰亞胺薄膜的一側(cè)覆合長為0.38厘米、寬為0.59厘米的銅電極及其銅引線作為小電極封裝膜；在第三張聚酰亞胺薄膜的一側(cè)覆合長為3.36厘米、寬為5.12厘米的銅電極h及其銅引線，并在第三張聚酰亞胺薄膜未覆合銅電極的一側(cè)開長為0.38厘米、寬為0.59厘米的窗口j1，使覆合在第三張聚酰亞胺薄膜上的銅電極在未覆合銅電極的一側(cè)通過窗口裸露，并確保所述的窗口軸心與覆合在第三張聚酰亞胺薄膜上的銅電極軸心重合，進(jìn)而完成窗口封裝膜的制備；將小電極封裝膜置于旋轉(zhuǎn)平臺上備用，并確保覆合有電極的一側(cè)向上；

將平均粒徑為30納米的炭黑、室溫硫化硅橡膠和正己烷按1∶8∶100的體積比混合，利用機(jī)械攪拌和超聲振蕩使炭黑在由室溫硫化硅橡膠和正己烷構(gòu)成的混合溶液中分散，待正己烷揮發(fā)后，形成高導(dǎo)電相含量的炭黑填充硅橡膠復(fù)合材料；將高導(dǎo)電相含量的炭黑填充硅橡膠復(fù)合材料滴入固定于旋轉(zhuǎn)平臺上的小電極封裝膜的電極之上；把高導(dǎo)電相含量的炭黑填充硅橡膠復(fù)合材料旋涂成厚度為80微米的薄片，并確保高導(dǎo)電相含量的炭黑填充硅橡膠復(fù)合材料完全覆蓋在小電極封裝膜的電極之上；待高導(dǎo)電相含量的炭黑填充硅橡膠復(fù)合材料硫化成型后，去除小電極封裝膜的電極之外的高導(dǎo)電相含量的炭黑填充硅橡膠復(fù)合材料，剩余的覆蓋在小電極封裝膜的電極之上的高導(dǎo)電相含量的炭黑填充硅橡膠復(fù)合材料作為高導(dǎo)電相含量單漢堡結(jié)構(gòu)層的高導(dǎo)電相含量壓敏膜；在小電極封裝膜上的高導(dǎo)電相含量壓敏膜周圍的聚酰亞胺薄膜上涂熱固膠，將窗口封裝膜覆蓋在高導(dǎo)電相含量壓敏膜和熱固膠之上，并確保窗口封裝膜的窗口與高導(dǎo)電相含量壓敏膜k正對、且覆合在窗口封裝膜上的電極在未覆合電極的一側(cè)通過窗口裸露出的部分與高導(dǎo)電相含量壓敏膜完全接觸，利用柔性材料熱壓封裝機(jī)對窗口封裝膜、高導(dǎo)電相含量壓敏膜、熱固膠和小電極封裝膜進(jìn)行熱壓封裝，進(jìn)而完成由窗口封裝膜、高導(dǎo)電相含量壓敏膜、熱固膠和小電極封裝膜構(gòu)成的高導(dǎo)電相含量單漢堡結(jié)構(gòu)層的制備；

將高導(dǎo)電相含量單漢堡結(jié)構(gòu)層固定在旋轉(zhuǎn)平臺上備用，并使覆合在窗口封裝膜上的電極一側(cè)向上；將平均粒徑為30納米的炭黑、室溫硫化硅橡膠和正己烷按1∶16∶180的體積比混合，利用機(jī)械攪拌和超聲振蕩使炭黑在由室溫硫化硅橡膠和正己烷構(gòu)成的混合溶液中分散，待正己烷揮發(fā)后，形成低導(dǎo)電相含量的炭黑填充硅橡膠復(fù)合材料；將低導(dǎo)電相含量的炭黑填充硅橡膠復(fù)合材料滴入所述的固定有高導(dǎo)電相含量單漢堡結(jié)構(gòu)層的旋轉(zhuǎn)平臺之上，把低導(dǎo)電相含量的炭黑填充硅橡膠復(fù)合材料旋涂成厚度為80微米的薄片，并確保低導(dǎo)電相含量的炭黑填充硅橡膠復(fù)合材料完全覆蓋在高導(dǎo)電相含量單漢堡結(jié)構(gòu)層的窗口封裝膜的電極之上；待低導(dǎo)電相含量的炭黑填充硅橡膠復(fù)合材料硫化成型后，去除窗口封裝膜的電極之外的部分，剩余的覆蓋在窗口封裝膜的電極之上的低導(dǎo)電相含量的炭黑填充硅橡膠復(fù)合材料作為低導(dǎo)電相含量單漢堡結(jié)構(gòu)層的低導(dǎo)電相含量壓敏膜；在低導(dǎo)電相含量壓敏膜周圍的窗口封裝膜的聚酰亞胺薄膜上涂熱固膠，將大電極封裝膜覆蓋在低導(dǎo)電相含量壓敏膜和熱固膠之上，并確保大電極封裝膜的電極與低導(dǎo)電相含量壓敏膜正對且完全接觸，利用柔性材料熱壓封裝機(jī)對高導(dǎo)電相含量單漢堡結(jié)構(gòu)層、低導(dǎo)電相含量壓敏膜、和熱固膠和大電極封裝膜進(jìn)行熱壓封裝，以完成由大電極封裝膜、低導(dǎo)電相含量壓敏膜、熱固膠和窗口封裝膜構(gòu)成的低導(dǎo)電相含量單漢堡結(jié)構(gòu)層的制備，進(jìn)而完成由高導(dǎo)電相含量單漢堡結(jié)構(gòu)層和低導(dǎo)電相含量單漢堡結(jié)構(gòu)層構(gòu)成的基于雙漢堡結(jié)構(gòu)的差動式壓敏元件的制備。