敏感导电油墨、柔性薄膜压力传感器及其制备方法与流程

1.本发明属于导电油墨和传感器技术领域，具体涉及一种敏感导电油墨、柔性薄膜压力传感器及其制备方法。


背景技术：

2.进入21世纪以来，社会经济高速发展，生活节奏加快，我国的线下零售业正受到来自互联网时代的强烈的冲击，如今有了电商，物流也很发达，越来越多的人习惯足不出户的购物方式。传统超市由于价格没有竞争力、资金/人员/管理效率拖后腿中国境内消费疲软等因素，不仅经营业绩一再下滑，甚至频传关店消息，由此无人值守超市成为线下购物形式的一大趋势。
3.目前已有多家单位涉足无人值守超市的研发，主流解决方案有以下几种：(1)马云的杭州无人超市，采用在每件商品粘贴rfid标签结合视觉传感器防盗的方案，顾客拿取商品自行结算。（2）美国亚马逊推出的amazon go便利店采用了大量摄像头结合多种智能技术，通过感知人与货架之间的相对位置和货架上商品的移动，来计算是谁拿走了哪一件商品并最后结算。
4.现有的无人超市解决方案不仅成本较高，而且具有一个致命弱点：只能实现包装完整的商品售卖，均未能解决散装商品的称重问题，散装商品仍需人工干预售卖，并未完全满足无人值守超市的售卖需求。
5.柔性薄膜压力传感器是一种能将压力信号转换成电阻或电容等电信号输出的一种装置，由于设备结构简单，灵敏度高，读取机制简单，被广泛地应用于人体关节运动监测，电子皮肤，可穿戴电子设备和人机交互智能系统等领域。
6.现有的柔性薄膜压力传感器存在柔性差、力学量变化幅度较小、结构复杂，制造成本高等问题，无法满足无人值守超市商品的称重问题。


技术实现要素：

7.本发明的目的旨在提供一种敏感导电油墨和柔性薄膜压力传感器及其制备方法；从根本上解决上述技术问题，以克服上述现有技术的存在缺陷。
8.为了实现上述目的，本发明具体提供了如下技术方案：一种敏感导电油墨，包括以下组分且各组分的质量百分含量分别为: 10～40%的柔性树脂、5～30%的碳系导电填料、20～60%的溶剂、1～10%的固化剂、0.01-1%的消泡剂、0.01-1%的流平剂。
9.优选地，所述柔性树脂为饱和聚酯树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂中的一种或几种。
10.优选地，所述柔性树脂为饱和聚酯树脂。
11.优选地，所述饱和聚酯树脂的数均分子量为5000-50000，玻璃化转变温度优选30-70℃。
12.优选地，所述碳系导电填料为导电炭黑、导电石墨、石墨烯、碳纤维中的一种或几种。
13.优选地，所述碳系导电填料为导电炭黑和导电石墨的混合。
14.优选地，所述溶剂为dbe、异佛尔酮、二乙二醇乙醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇乙醚醋酸酯、己二酸二甲酯、己二酸二乙酯、n-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。
15.优选地，所述固化剂为封闭型异氰酸酯固化剂。
16.优选地，所述消泡剂为byk088、byk053、byk1790、defom6800、tego airex 986中的一种或几种。
17.优选地，所述流平剂为byk333、byk345、byk358n、tego flow425中的一种或几种。
18.上述敏感导电油墨的制备方法，包括如下步骤：（1）按照敏感导电油墨的组份将柔性树脂和溶剂放入容器内搅拌溶解，直至混合均匀至透明清澈状态；（2）将步骤（1）制备得到物料、按照敏感导电油墨的组份的固化剂、按照敏感导电油墨的组份的消泡剂、以及按照敏感导电油墨的组份的流平剂放入分散釜内搅拌至分散均匀后，加入按照敏感导电油墨的组份的碳系导电填料，继续搅拌至分散均匀；（3）将步骤（2）得到的物料转移至研磨机内研磨至一定细度；（4）将步骤（3）得到的物料过滤，得到导电油墨。
19.优选地，步骤（1）中，搅拌的速度为400rpm，温度保持在70℃。
20.优选地，步骤（2）中，搅拌的速度为200rpm，温度保持在35℃以下。
21.优选地，步骤（3）中，研磨至细度为10μm以下。
22.柔性薄膜压力传感器，包括：第一柔性基板、第一电极层、第一敏感薄膜层、支撑粘结层、第二敏感薄膜层、第二电极层和第二柔性基板，所述第一柔性基板上依次设置第一电极层、第一敏感薄膜层，所述第二柔性基板上依次设置第二电极层、第二敏感薄膜层；所述第一敏感薄膜层、第二敏感薄膜层均由上述敏感导油墨组成；所述支撑粘结层处于第一柔性基板和第二柔性基板之间，将所述第一柔性基板和第二柔性基板粘连起来，所述第一敏感薄膜层和第二敏感薄膜层贴合。
23.优选地，所述第一柔性基板、第二柔性基板的材料包含但不限于pet膜、pvc膜、pe膜，优选厚度在10um～300um；所述第一电极层、第一电极层的材料包含但不限于金属银、金属铝、金属铜，优选厚度在0.01mm-0.05mm；所述支撑粘结层的材料包含但不限于市售双面胶、丝网印刷胶，优选厚度在0.05mm-0.25mm。
24.优选地，所述第一柔性基板、第二柔性基板的形状均为，圆形和长方形组合而成；所述第一电极层、第二电极层的形状分别与所述第一柔性基板、第二柔性基板相配，均为，一端为圆环，圆环具有一个缺口，圆环中有若干根圆弦；另一端为两根长方形组合而成；所述第一敏感薄膜层、第二敏感薄膜层均为圆形；支撑粘结层为圆环，与第一电极层、第二电极层的圆环相配。
25.上述柔性压力薄膜传感器的制备方法，包括以下步骤：步骤1、在第一柔性基材、第二柔性基材上分别制备第一电极层、第二电极层；步骤2、在步骤1处理后的第一柔性基材、第二柔性基材上分别制备第一敏感薄膜层、第二敏感薄膜层；
步骤3、采用支撑粘结层将上述步骤2制备的第一柔性基材、第二柔性基材贴合，贴合过程中，支撑粘结层涂抹在第一柔性基板、第二柔性基板之间的非敏感薄膜区，所述第一敏感薄膜层、第二敏感薄膜层贴合，得到柔性薄膜压力传感器。
26.优选地，步骤1中，所述第一电极层、第二电极层的制备方法包括，丝网印刷银电极、蚀刻铝(铜)箔电极、真空镀铝(铜)电极；步骤2中，所述第一敏感薄膜层、第二敏感薄膜层的制备方法包括，丝网印刷敏感导电油墨、涂布复合敏感导电油墨；步骤3中，所述支撑粘结层采用市售含有离型膜的压敏固态双面胶、或者丝网印刷一层压敏液态双面胶，待固化后粘合。
27.与现有技术相比，本发明具有以下有益技术效果：1、本发明提供的敏感导电油墨，具有良好的柔韧性和回弹性，能够产生较高的机械形变量，其在压力作用下可以产生50％以上的压缩形变；本发明提供的敏感导电油墨在压力作用下其电阻随着压缩形变增加不断下降，呈现负电阻-应变效应；本发明提供的敏感导电油墨具有良好的信号灵敏性和稳定性，其电阻率介于5.0
×
10
4-1.0
×
10
10
ω.cm之间，特别适用于作为柔性薄膜压力传感器的应力应变传感材料。此外，本发明提供的敏感导电油墨具有良好的印刷性和附着力，其印刷线路平滑、饱满、均匀，附着力达5b。
28.2、本发明提供的敏感导电油墨的制备方法，采用封闭型异氰酸酯进行固化，使得柔性树脂整体固化均匀；所述敏感导电油墨用作柔性薄膜压力传感器的应力应变传感材料时，可以实现柔性薄膜压力传感器的电阻值的分布的一致性，特别是电阻信号在压力作用下的变化的灵敏性、稳定性、回复性等性能。此外，所述敏感导电油墨的制备方法，简单可控，易于实现产业化。
29.3、本发明提供的柔性薄膜压力传感器，使用具有应力-电阻效应的敏感导电油墨制作敏感油墨层，改善了柔性薄膜压力传感器的力-电阻的变化曲线，通过检测所述柔性薄膜压力传感器在被压缩时电阻值的变化，或者将电阻值转换成电压或电流值，能够在无人值守超市、安全座椅、医疗器械、智能穿戴等领域进行力的测量，具有广泛的应用前景。此外，所述柔性薄膜压力传感器结构简单，制造成本低，容易安装，方便使用。
附图说明
30.图1是柔性压力薄膜传感器的结构示意图。
31.图2是柔性压力薄膜传感器的主视图。
32.图3是柔性压力薄膜传感器的后视图。
33.图4是柔性薄膜压力传感器输出电阻电阻值的倒数与压力的关系曲线。曲线处数字1、2、3、4分别代表实施例1、2、3和4中导电油墨的电阻倒数与压强的关系。
具体实施方式
34.以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。
35.一种敏感导电油墨，包括以下组分且各组分的质量百分含量分别为: 10～40%的柔性树脂、5～30%的碳系导电填料、20～60%的溶剂、1～10%的固化剂、0.01-1%的消泡剂、0.01-1%的流平剂。
36.本发明实施例中，所述导电填料在所述柔性树脂中通过微观的相互接触形成导电
通路，当材料受到压力作用时，材料内部相邻导电粒子的间距发生变化，导致依靠导电粒子的接触而形成的导电通路发生变化，引起宏观上所述敏感导电油墨的电阻发生变化，使得所述敏感导电油墨具有应力-电阻效应，可以作为柔性薄膜压力传感器的应力应变传感材料 。
37.本发明实施例中，所述柔性树脂具有优异的柔韧性和回弹性，赋予所述敏感导电油墨优良的柔韧性和回弹性，以及较大的力学量变化幅度 。
38.作为优选实施例，所述柔性树脂为饱和聚酯树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂中的一种或多种，所述饱和聚酯树脂具有高回弹性和良好的机械性能。
39.优选地，所述柔性树脂为饱和聚酯树脂。
40.优选地，所述饱和聚酯树脂的数均分子量为5000-50000，玻璃化转变温度优选30-70℃。
41.作为优选实施例，所述碳系导电填料为导电炭黑、导电石墨、石墨烯、碳纤维中的一种或几种。
42.作为优选实施例，所述碳系导电填料为导电炭黑和导电石墨的混合。
43.上述优选的所述导电填料，不仅具有良好的应力-电阻效应，且能够均匀分散于所述柔性树脂中，提高所述敏感导电油墨的导电稳定性；此外，优选的所述导电填料有利于所述敏感导电油墨保持所述柔性树脂的柔韧性和回弹性。
44.作为优选实施例，所述溶剂为dbe、异佛尔酮、二乙二醇乙醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇乙醚醋酸酯、己二酸二甲酯、己二酸二乙酯、n-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。
45.作为优选实施例，所述固化剂为封闭型异氰酸酯。
46.本发明实施例中，采用封闭型异氰酸酯进行固化，使得所述柔性树脂整体固化均匀；所述敏感导电油墨用作柔性薄膜压力传感器的应力应变传感材料时，可以实现柔性薄膜压力传感器的电阻值的分布的一致性，特别是电阻信号在外力作用下的变化的灵敏性、稳定性、回复性等性能。
47.本发明实施例中，固化剂量对本发明实施例固化程度影响较大，具体的，当固化剂量低于1%时，柔性树脂固化程度不足，不仅机械力学性能差而且柔性树脂回弹性差，从而导致柔性薄膜压力传感器的电阻回复能力差；当固化剂量高于10%时，柔性树脂的机械力学性能变差、柔性和弹性下降。本发明选择固化剂量1-10%能够保证所述敏感导电油墨既具有良好的力学性能又具有良好的柔韧性和电阻回复性 。
48.作为优选实施例，所述消泡剂为byk088、byk053、byk1790、defom6800、tego airex 986中的一种或几种。
49.作为优选实施例，所述流平剂为byk333、byk345、byk358n、tego flow425中的一种或几种。
50.本发明实施例中，所述敏感导电油墨的电阻率为5.0
×
10
4-1.0
×
10
10
ω.cm。当导电油墨的电阻率低于5.0
×
104ω.cm时，应变-电阻效应较弱；当导电油墨电阻率高于1.0
×
10
10
ω.cm时，导电油墨由低电阻率时的导电介质接触导电机制转变成接触导电机制和隧道效应导电机制并存，甚至完全变成隧道效应导电机制，而隧道效应的导电机制容易造成导电油墨的电阻稳定性、回复性变差，并且在导电油墨制造过程中控制电阻集中度和应变-电阻效应的稳定性的难度增加。本发明实施例所述敏感导电油墨具有优异的电阻率，赋予所
述敏感导电油墨更好的应用性能。
51.本发明中柔性树脂、溶剂、固化剂、消泡剂和流平剂的选择，根据所述敏感导电油墨所需的电导率、粘度、流变性、衬底、印刷方法、热处理温度等要求进行选择和调节。
52.所述敏感导电油墨优选配方，质量份数如下：饱和聚酯树脂10-40份，dbe20-60份，导电炭黑1-5份、导电石墨1-5份，封闭型异氰酸酯1-10份、消泡剂0.01-1份、流平剂0.01-1份。
53.本发明提供的敏感导电油墨，具有良好的柔韧性和回弹性，能够产生较高的机械形变量，其在压力作用下可以产生50％以上的压缩形变；同时，本发明提供的敏感导电油墨在压力作用下其电阻随着压缩形变增加不断下降，呈现负电阻-应变效应；另外，本发明提供的敏感导电油墨具有良好的信号灵敏性和稳定性，其电阻率介于5.0
×
10
4-1.0
×
10
10
ω.cm之间，特别适用于作为柔性薄膜压力传感器的应力应变传感材料。此外，本发明提供的敏感导电油墨具有良好的印刷性和附着力，其印刷线路平滑、饱满、均匀，附着力达5b。
54.上述敏感导电油墨的制备方法，包括如下步骤：（1）按照敏感导电油墨的组份将柔性树脂和溶剂放入圆底烧瓶内搅拌溶解，混合均匀至透明清澈状态；（2）分散:将步骤（1）制备得到物料、按照敏感导电油墨的组份的固化剂、按照敏感导电油墨的组份的消泡剂、以及按照敏感导电油墨的组份的流平剂放入分散釜内搅拌至分散均匀后，加入按照敏感导电油墨的组份的导电填料，继续搅拌至分散均匀；（3）研磨：将步骤（2）得到的物料转移至研磨机内研磨至一定细度；（4）过滤：将步骤（3）得到的物料过滤，得到导电油墨。
55.作为优选实施例，步骤（1）中，搅拌的速度为400rpm，温度保持在70℃。
56.作为优选实施例，步骤（2）中，搅拌的速度为200rpm，温度保持在35℃以下。
57.作为优选实施例，步骤（3）中，研磨至细度为10μm以下。
58.本发明实施例所述敏感导电油墨的制备方法，采用封闭型异氰酸酯进行固化，使得柔性树脂整体交联度一致均匀；所述敏感导电油墨用作柔性薄膜压力传感器的应力应变传感材料时，可以实现柔性薄膜压力传感器的电阻值的分布的一致性，特别是电阻信号在外力作用下的变化的灵敏性、稳定性、回复性等性能。此外，本发明实施例方法简单可控，易于实现产业化。
59.如图1-3所示，柔性薄膜压力传感器包括：第一柔性基板1、第一电极层2、第一敏感薄膜层3、支撑粘结层7、第二敏感薄膜层4、第二电极层5和第二柔性基板6。
60.第一柔性基板1、第二柔性基板6的材料包含但不限于pet膜、pvc膜、pe膜，优选厚度是10um～300um。第一柔性基板1、第二柔性基板6的形状均为，圆形和长方形组合而成，类似话筒形状。
61.第一电极层2、第二电极层5的材料包含不含但不限于金属银，金属铝，金属铜，优选厚度在0.1mm-0.5mm。
62.第一敏感薄膜层3、第二敏感薄膜层4由上述敏感导电油墨组成。第一电极层2、第二电极层5的形状分别与第一柔性基板1、第二柔性基板6相配，均为，一端为圆环，圆环具有一个缺口，圆环中有若干根圆弦；另一端为两根长方形组合而成。第一敏感薄膜层3、第二敏感薄膜层4均为圆形。
63.支撑粘结层7为圆环，与第一电极层2、第二电极层5的圆环相配，且处于第一柔性基板1和第二柔性基板6之间。支撑粘结层7优选厚度在0.05mm-0.25mm，其材料包含但不限于市售双面胶、丝网印刷胶。支撑粘结层7涂抹在第一柔性基板1和第二柔性基板6之间的非敏感薄膜区，将第一柔性基板1和第二柔性基板6粘连起来，第一敏感薄膜层3和第二敏感薄膜层4贴合。
64.本发明实施例中，所述敏感导电油墨中碳系导电填料在所述柔性树脂中通过微观的相互接触形成导电通路，当材料受到压力作用时，材料内部相邻导电粒子的间距发生变化，导致依靠导电粒子的接触而形成的导电通路发生变化，引起宏观上所述敏感导电油墨的电阻发生变化，使得所述敏感导电油墨具有应力-电阻效应。
65.所述敏感薄膜层在压力作用下产生压缩应变，随形变增加，敏感薄膜层形变增加方向的电阻值下降，呈现出负的应变-电阻效应。因此，本发明所述以敏感导电油墨作为敏感薄膜层的柔性薄膜压力传感器，在受到外界压力作用时，传感器产生电阻值的变化。
66.上述柔性薄膜压力传感器的制备方法，包括如下步骤：步骤1、在第一柔性基材1、第二柔性基材6上分别制备第一电极层2、第二电极层5。制备第一电极层2、第二电极层5的方法包含但不限于：1)丝网印刷银电极、2)蚀刻铝(铜)箔电极、3)真空镀铝(铜)电极。
67.步骤2、在步骤1处理后的第一柔性基材1、第二柔性基材6上分别制备第一敏感薄膜层3、第二敏感薄膜层4。制备第一敏感薄膜层3、第二敏感薄膜层4的方法包含但不限于1)丝网印刷敏感导电油墨、2)涂布复合敏感导电油墨。
68.步骤3、采用支撑粘结层7将上述步骤2制备的第一柔性基材1和第二柔性基材6贴合，贴合过程中，支撑粘结层7涂抹在第一柔性基板1和第二柔性基板6之间的非敏感薄膜区，第一敏感薄膜层3和第二敏感薄膜层4贴合，得到柔性薄膜压力传感器。
69.支撑粘结层7采用包含但不限于1)采用市售含有离型膜的压敏固态双面胶、2)丝网印刷一层压敏液态双面胶，待固化后粘合。
70.本发明实施例提供的柔性薄膜压力传感器，使用具有应力-电阻效应的敏感导电油墨制作敏感油墨层，改善了柔性薄膜压力传感器的力-电阻的变化曲线，通过检测所述柔性薄膜压力传感器在被压缩时电阻值的变化，或者将电阻值转换成电压或电流值，能够在无人值守超市、安全座椅、医疗器械、智能穿戴等领域进行力的测量，具有广泛的应用前景。此外，所述柔性薄膜压力传感器结构简单，制造成本低，容易安装，方便使用。
71.下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。本发明实施例中，所述饱和聚酯树脂可通过市售获得，该饱和聚酯树脂的数均分子量为5000-50000，玻璃化转变温度为30-70℃；所述固化剂选自旭化成精细化工（南通）有限公司生产的型号为mf-k60x的封闭型异氰酸酯；所述消泡剂选自德国毕克公司生产的型号为byk-053的消泡剂；所述流平剂选自德国迪高公司生产的型号为tego flow425的流平剂；所述导电炭黑为美国卡博特公司生产的型号为bp-2000的导电炭黑；所述导电石墨为瑞士特密高公司生产的型号为ks6的导电石墨。
实施例
72.一种敏感导电油墨，包括以下组分且各组分的质量百分含量分别为:19%的饱和聚
酯树脂、10%的导电炭黑、10%的导电石墨、59%的dbe、1%的固化剂、0.5%的消泡剂、0.5%的流平剂。
73.所述敏感导电油墨丝网印刷线路平滑、饱满、均匀，附着力5b，电阻率5.0
×
10
4-1.0
×
10
10
ω.cm。
74.上述敏感导电油墨的制备方法，包括如下步骤：（1）将饱和聚酯树脂和dbe放入圆底烧瓶内搅拌溶解，混合均匀至透明清澈状态。搅拌过程中，搅拌速度为400rpm，温度保持在70℃。
75.（2）将步骤（1）制备得到物料、固化剂、消泡剂、流平剂放入分散釜内搅拌至分散均匀后，加入导电炭黑和导电石墨，继续搅拌至分散均匀。搅拌过程中，搅拌速度为200rpm，温度保持在35℃以下。
76.（3）将步骤（2）得到的物料转移至研磨机内研磨至细度为10μm以下。
77.（4）将步骤（3）得到的物料过滤，得到敏感导电油墨。
78.如图1-3所示，柔性薄膜压力传感器包括：第一柔性基板1、第一电极层2、第一敏感薄膜层3、支撑粘结层7、第二敏感薄膜层4、第二电极层5和第二柔性基板6。
79.第一柔性基板1、第二柔性基板6的材料均为pet膜，厚度100um。第一柔性基板1、第二柔性基板6的形状均为，圆形和长方形组合而成，类似话筒形状。
80.第一电极层2、第二电极层5的材料均为银，厚度0.2mm。
81.第一敏感薄膜层3、第二敏感薄膜层4均由实施例1制备的敏感导电油墨组成。第一电极层2、第二电极层5的形状分别与第一柔性基板1、第二柔性基板6相配，均为：一端为圆环，圆环具有一个缺口，圆环中有若干根圆弦；另一端为两根长方形组合而成。第一敏感薄膜层3、第二敏感薄膜层4均为圆形。
82.支撑粘结层7为双面胶，厚度0.2mm。支撑粘结层7涂抹在第一柔性基板1和第二柔性基板6之间的非敏感薄膜区，将第一柔性基板1和第二柔性基板6粘连起来，使第一敏感薄膜3和第二敏感薄膜层4贴合，上述薄膜压力传感器的制备方法，包括如下步骤：步骤1、取两片形状大小相同的pet膜作为第一柔性基板1、第二柔性基板6，在两片pet膜上分别将导电银浆使用300目网孔的丝网印刷在pet膜上，导电银浆的形状如图2、3中2、5所示；然后将pet膜放置在150℃的加热台上加热30min，固化导电银浆，得到5um厚的银电极层。
83.步骤2、采用250目网孔的丝网将实施例1的敏感导电油墨印刷在步骤1处理后的pet膜，其位置和大小如图2、3中3、4所示；然后将pet膜放置在150℃的加热台上加热30min，固化敏感导电油墨，得到5um厚的敏感薄膜层。
84.步骤3、采用10um厚的双面胶带将上述两片pet膜贴合，贴合过程中，双面胶带涂抹在两片pet膜之间的非敏感薄膜区，第一敏感薄膜3和第二敏感薄膜层4贴合，得到柔性薄膜压力传感器。
实施例
85.一种敏感导电油墨，包括以下组分且各组分的质量百分含量分别为: 19%的饱和聚酯树脂、5%的导电炭黑、15%的导电石墨、59%的dbe、1%的固化剂、0.5%的消泡剂、0.5%的流
1.0
×
10
10
ω.cm。
101.上述敏感导电油墨的制备方法，包括如下步骤：（1）将饱和聚酯树脂和dbe放入圆底烧瓶内搅拌溶解，混合均匀至透明清澈状态。搅拌过程中，搅拌速度为400rpm，温度保持在70℃。
102.（2）将步骤（1）制备得到物料、固化剂、消泡剂、流平剂放入分散釜内搅拌至分散均匀后，加入导电炭黑和导电石墨，继续搅拌至分散均匀。搅拌过程中，搅拌速度为200rpm，温度保持在35℃以下。
103.（3）将步骤（2）得到的物料转移至研磨机内研磨至细度为10μm以下。
104.（4）将步骤（3）得到的物料过滤，得到敏感导电油墨。
105.如图1-3所示，柔性薄膜压力传感器包括：第一柔性基板1、第一电极层2、第一敏感薄膜层3、支撑粘结层7、第二敏感薄膜层4、第二电极层5和第二柔性基板6。
106.第一柔性基板1、第二柔性基板6的材料均为pet膜，厚度100um。第一柔性基板1、第二柔性基板6的形状均为，圆形和长方形组合而成，类似话筒形状。
107.第一电极层2、第二电极层5的材料均为银，厚度0.2mm。
108.第一敏感薄膜层3、第二敏感薄膜层4均由实施例3制备的敏感导电油墨组成。第一电极层2、第二电极层5的形状分别与第一柔性基板1、第二柔性基板6相配，均为：一端为圆环，圆环具有一个缺口，圆环中有若干根圆弦；另一端为两根长方形组合而成。第一敏感薄膜层3、第二敏感薄膜层4均为圆形。
109.支撑粘结层7为双面胶，厚度0.2mm。支撑粘结层7涂抹在第一柔性基板1和第二柔性基板6之间的非敏感薄膜区，将第一柔性基板1和第二柔性基板6粘连起来，使第一敏感薄膜层3和第二敏感薄膜层4贴合。
110.上述薄膜压力传感器的制备方法，包括如下步骤：步骤1、取两片形状大小相同的pet膜作为第一柔性基板1、第二柔性基板6，在两片pet膜上分别将导电银浆使用300目网孔的丝网印刷在pet膜上，导电银浆的形状如图2、3中2、5所示；然后将pet膜放置在150℃的加热台上加热30min，固化导电银浆，得到5um厚的银电极层。
111.步骤2、采用250目网孔的丝网将实施例3的敏感导电油墨印刷在步骤1处理后的pet膜，其位置和大小如图2、3中3、4所示；然后将pet膜放置在150℃的加热台上加热30min，固化敏感导电油墨，得到5um厚的敏感薄膜层。
112.步骤3、采用10um厚的双面胶带将上述两片pet膜贴合，贴合过程中，双面胶带涂抹在两片pet膜之间的非敏感薄膜区，第一敏感薄膜3和第二敏感薄膜层4贴合，得到柔性薄膜压力传感器。
113.实施例4一种敏感导电油墨，包括以下组分且各组分的质量百分含量分别为: 20%的饱和聚酯树脂、8%的导电炭黑、8%的导电石墨、62%的dbe、1%的固化剂、0.5%的消泡剂、0.5%的流平剂。
114.所述敏感导电油墨丝网印刷线路平滑、饱满、均匀，附着力5b，电阻率5.0
×
10
4-1.0
×
10
10
ω.cm。
115.上述敏感导电油墨的制备方法，包括如下步骤：
（1）将饱和聚酯树脂和dbe放入圆底烧瓶内搅拌溶解，混合均匀至透明清澈状态。搅拌过程中，搅拌速度为400rpm，温度保持在70℃。
116.（2）将步骤（1）制备得到物料、固化剂、消泡剂、流平剂放入分散釜内搅拌至分散均匀后，加入导电炭黑和导电石墨，继续搅拌至分散均匀。搅拌过程中，搅拌速度为200rpm，温度保持在35℃以下。
117.（3）将步骤（2）得到的物料转移至研磨机内研磨至细度为10μm以下。
118.（4）将步骤（3）得到的物料过滤，得到敏感导电油墨。
119.如图1-3所示，柔性薄膜压力传感器包括：第一柔性基板1、第一电极层2、第一敏感薄膜层3、支撑粘结层7、第二敏感薄膜层4、第二电极层5和第二柔性基板6。
120.第一柔性基板1、第二柔性基板6的材料均为pet膜，厚度100um。第一柔性基板1、第二柔性基板6的形状均为，圆形和长方形组合而成，类似话筒形状。
121.第一电极层2、第二电极层5的材料均为银，厚度0.2mm。
122.第一敏感薄膜层3、第二敏感薄膜层4均由实施例4制备的敏感导电油墨组成。第一电极层2、第二电极层5的形状分别与第一柔性基板1、第二柔性基板6相配，均为，一端为圆环，圆环具有一个缺口，圆环中有若干根圆弦；另一端为两根长方形组合而成。第一敏感薄膜层3、第二敏感薄膜层4均为圆形。
123.支撑粘结层7为双面胶，厚度0.2mm。支撑粘结层7涂抹在第一柔性基板1和第二柔性基板6之间的非敏感薄膜区，将第一柔性基板1和第二柔性基板6粘连起来，使第一敏感薄膜层3和第二敏感薄膜层4贴合。
124.上述薄膜压力传感器的制备方法，包括如下步骤：步骤1、取两片形状大小相同的pet膜作为第一柔性基板1、第二柔性基板6，在两片pet膜上分别将导电银浆使用300目网孔的丝网印刷在pet膜上，导电银浆的形状如图2、3中2、5所示；然后将pet膜放置在150℃的加热台上加热30min，固化导电银浆，得到5um厚的银电极层。
125.步骤2、采用250目网孔的丝网将实施例4的敏感导电油墨印刷在步骤1处理后的pet膜，其位置和大小如图2、3中3、4所示；然后将pet膜放置在150℃的加热台上加热30min，固化敏感导电油墨，得到5um厚的敏感薄膜层。
126.步骤3、采用10um厚的双面胶带将上述两片pet膜贴合，贴合过程中，双面胶带涂抹在两片pet膜之间的非敏感薄膜区，第一敏感薄膜3和第二敏感薄膜层4贴合，得到柔性薄膜压力传感器。
127.性能测试：将实施例1-4所述柔性薄膜压力传感器进行性能测试，方法如下：测试压力传感器在不同的外部压力作用下的电阻值，并绘制柔性薄膜压力传感器的电阻值的倒数与压力的关系曲线，如图4所示。
128.本发明提供的柔性薄膜压力传感器，使用具有应力-电阻效应的敏感导电油墨制作敏感薄膜层，改善了柔性薄膜压力传感器的力-电阻的变化曲线，通过检测所述柔性薄膜压力传感器在被压缩时电阻值的变化，或者将电阻值转换成电压或电流值，能够在无人值守超市、安全座椅、医疗器械、智能穿戴等领域进行力的测量，具有广泛的应用前景。此外，所述柔性薄膜压力传感器结构简单，制造成本低，容易安装，方便使用。
129.应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。所述的实施
例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。实施例中的原料均可在市面上售得，实施例中的测试方法均是采用常规测试方法。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

技术特征：
1.一种敏感导电油墨，其特征在于，包括以下组分且各组分的质量百分含量分别为: 10～40%的柔性树脂、5～30%的碳系导电填料、20～60%的溶剂、1～10%的固化剂、0.01-1%的消泡剂、0.01-1%的流平剂。2.根据权利要求1所述的敏感导电油墨，其特征在于，所述柔性树脂为饱和聚酯树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂中的一种或几种,优选为饱和聚酯树脂，更优选为数均分子量为5000-50000，玻璃化转变温度为30-70℃的饱和聚酯树脂。3.根据权利要求1所述的敏感导电油墨，其特征在于，所述碳系导电填料为导电炭黑、导电石墨、石墨烯、碳纤维中的一种或几种，优选为导电炭黑和导电石墨的混合。4.根据权利要求1所述的敏感导电油墨，其特征在于，所述溶剂为dbe、异佛尔酮、二乙二醇乙醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇乙醚醋酸酯、己二酸二甲酯、己二酸二乙酯、n-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的敏感导电油墨，其特征在于，所述固化剂为封闭型异氰酸酯固化剂。6.根据权利要求1-5任意一项所述的敏感导电油墨的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将柔性树脂和溶剂放入容器内搅拌溶解，直至混合均匀至透明清澈状态；（2）将步骤（1）制备得到物料、交联剂、消泡剂、流平剂放入分散釜内搅拌至分散均匀后，加入碳系导电填料，继续搅拌至分散均匀；（3）将步骤（2）得到的物料转移至研磨机内研磨至一定细度；（4）将步骤（3）得到的物料过滤，得到敏感导电油墨。7.一种柔性薄膜压力传感器，包括：第一柔性基板、第一电极层、第一敏感薄膜层、支撑粘结层、第二敏感薄膜层、第二电极层和第二柔性基板，所述第一柔性基板上依次设置所述第一电极层和第一敏感薄膜层，所述第二柔性基板上依次设置所述第二电极层和第二敏感薄膜层；所述支撑粘结层处于所述第一柔性基板和第二柔性基板之间，将所述第一柔性基板和第二柔性基板粘连起来，所述第一敏感薄膜层和第二敏感薄膜层贴合，其特征在于，所述第一敏感薄膜层、第二敏感薄膜层均由权利要求1-5任意一项所述的敏感导油墨组成。8.根据权利要求7所述的柔性薄膜压力传感器，其特征在于，所述第一柔性基板、第二柔性基板的材料包含但不限于pet膜、pvc膜、pe膜，优选厚度在10um～300um；所述第一电极层、第二电极层的材料包含不含但不限于金属银、金属铝、金属铜，优选厚度在0.01mm-0.05mm；所述支撑粘结层的材料包含但不限于市售双面胶、丝网印刷胶，优选厚度在0.05mm-0.25mm；所述第一柔性基板、第二柔性基板的形状均为，圆形和长方形组合而成；所述第一电极层、第二电极层的形状分别与所述第一柔性基板、第二柔性基板相配，均为，一端为圆环，圆环具有一个缺口，圆环中有若干根圆弦；另一端为两根长方形组合而成；所述第一敏感薄膜层、第二敏感薄膜层均为圆形；所述支撑粘结层为圆环，与所述第一电极层、第二电极层的圆环相配。9.根据权利要求7或8所述的柔性薄膜压力传感器的制备方法，包括以下步骤：步骤1、在第一柔性基材、第二柔性基材上分别制备第一电极层、第二电极层；步骤2、在步骤1处理后的第一柔性基材、第二柔性基材上分别制备第一敏感薄膜层、第二敏感薄膜层；
步骤3、采用支撑粘结层将上述步骤2制备的第一柔性基材、第二柔性基材贴合，贴合过程中，所述第一敏感薄膜层、第二敏感薄膜层贴合，所述支撑粘结层涂抹在所述第一柔性基板、第二柔性基板之间的非敏感薄膜区，得到柔性薄膜压力传感器。10.根据权利要求9所述的柔性薄膜压力传感器的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述第一电极层、第二电极层的制备方法包括，丝网印刷银电极、蚀刻铝(铜)箔电极、真空镀铝(铜)电极；步骤2中，所述第一敏感薄膜层、第二敏感薄膜层的制备方法包括，丝网印刷敏感导电油墨、涂布复合敏感导电油墨；步骤3中，所述支撑粘结层采用市售含有离型膜的压敏固态双面胶、或者丝网印刷一层压敏液态双面胶，待固化后粘合。

技术总结
本发明具体涉及一种敏感导电油墨和柔性薄膜压力传感器及其制备方法。所述敏感导电油墨包括以下质量百分含量的组分:10～40%的柔性树脂、5～30%的碳系导电填料、20～60%的溶剂、1～10%的固化剂、0.01-1%的消泡剂、0.01-1%的流平剂。将上述各组分经过混合、分散、研磨、过滤，得到敏感导电油墨。应用所述具有应力-电阻效应的敏感导电油墨的柔性薄膜压力传感器，改善了柔性薄膜压力传感器的力-电阻的变化曲线，能够在无人值守超市、安全座椅、医疗器械、智能穿戴等领域进行力的测量，具有广泛的应用前景。前景。前景。


技术研发人员：田志林 黄翟
受保护的技术使用者：北京氦舶新材料有限责任公司
技术研发日：2023.07.31
技术公布日：2023/9/22