药芳萍 黎相孟 石强盛杰 张 潇

中北大学机械工程学院，太原，030051

0 引言

柔性压力传感器因具有良好的柔韧性而广泛应用于医疗电子[1]、机器人触觉传感蒙皮[2-3]、智能家居[4]等领域，理想的柔性传感器应具有灵敏度高、灵活质轻、成本低、环保无毒及制造工艺简单等特点。现有的柔性压力传感器按传感机制的不同可以分为压阻式[5]、压电式[6]、电容式[7]和摩擦电式[8],其中电容式压力传感器因具有结构简单、灵敏度高、稳定性好及响应迅速等优点被广泛关注。与常规的电容式压力传感器相比，柔性电容式压力传感器具有良好的柔韧性及一定的可拉伸性，可适用于不规则表面。

近年来，为了提高柔性电容式压力传感器的灵敏度，研究人员将各种微结构(如微孔[9-10]、微球[11]、微柱[12]和微金字塔[13-14]等)应用于电极层或介电层，以此来降低传感器的变形难度，增大极板间距和接触面积的变化程度，从而加大传感器的相对电容变化率，提高电容式压力传感器的灵敏度。传统的微结构制备方法大多采用光刻技术，但该技术制备过程复杂且成本昂贵，无法实现量产；而直接以植物叶片[15]或花瓣[16]为模板制备微结构的方法，虽节约成本，但植物叶片和花瓣在实验过程中容易破损，其表面结构也会受到不同程度的损坏，使得实验过程具有一定的难度。

本文以常用的砂纸为模板，采用了操作简单、成本较低的旋涂工艺分别制备了无微结构、具有单层微结构和双层咬合微结构的柔性电容式压力传感器，制备过程有效地避免了导电的石墨烯和碳纳米管等纳米材料在聚二甲基硅氧烷(PDMS)中分散不均匀而影响导电性能的问题，并通过试验测试了三种压力传感器的传感特性。……