张 鹏，陈昱丞，张 建，李玉霞

(山东科技大学电气与自动化工程学院，山东青岛 266590)

0 引言

随着新材料和微纳米技术的发展，大量的柔性传感器被应用于机器人皮肤[1]、智能假肢[2]、可穿戴设备[3]等领域。目前传感器根据能量和信息转换方式可以分为以下几类：电容式[4-5]、电阻式[6-7]、压电式[8]。相比其他形式的传感器，电容式传感器具有结构简单、灵敏度高、性能稳定等特点，引起越来越多的学者对其进行关注和研究。

当前，改善电容式性能的方法主要有以下两种。一种是在中间介电层表面增加微结构，降低介电层的杨氏模量，增加形变能力，从而提高传感器的灵敏度性能。另一种就是在中间介电层中添加纳米材料改变传感器的介电常数。Z.P.Ji等利用MEMS技术在介电层表面引入了4种不同的微结构，仿真及实验得到了最优的灵敏度微结构，实现了机器人快速避障[9]。法国国家科学研究中心设计了一种利用复合泡沫材料和导电炭黑获得了超高灵敏度的电容式传感器，实现了对脉搏的检测[10]。

本文根据电容式传感器的基本原理，提出了一种基于双层微结构电极的柔性电容式压力传感器的设计方法。区别以往只在中间介电层进行改善性能的方式，在电极的表面引入金字塔阵列微结构。当传感器受到外部压力时，电极表面金字塔结构受力压缩，改变传感器电极之间的相对面积，从而改变传感器的电容变化量。测试结果表明：与电极表面不带微结构的传感器对比，该方法设计的传感器可以明显的提高器件的灵敏度。……