本发明属于柔性传感器，具体涉及一种电容式可穿戴柔性压力传感器及其制备方法。
背景技术：
1、近年来，柔性压力传感器凭借其轻量、柔韧、生物相容等特点在生物医疗、电子皮肤、人机交互、柔性机器人等领域具有广泛的应用前景。特别是柔性电容式压力传感器因其结构简单、信号稳定，且能与静态力测量兼容以及低功耗优点，得到了研究人员的广泛关注。但在电容式柔性压力传感器的性能优化研究中存在一个共性问题，即高灵敏度与宽检测范围之间的制约，如何解决两者之间的矛盾仍是急需解决的瓶颈问题。
2、目前，研究人员在介电层结构方面主要通过设计介电层的表面微结构或介电层体相多孔结构，来提高柔性电容压力传感器的灵敏度和检测范围。一般，在介电层表面设计金字塔形、半球形、荷叶表面乳突等微纳结构。但制作这些微纳结构一般需要光刻、3d打印和仿生模板复刻等技术，存在工艺复杂、成本高、耗时长等缺陷。并且由于表面微纳结构在压力作用下的变形易快速达到饱和状态，只能提高一部分检测量程。而介电层的体相多孔结构，由于本身就存在孔隙，在压力作用下先后发生孔隙减小、孔壁接触和孔壁进一步挤压过程，延缓了形变达到饱和状态的过程，从而提高了检测量程。因此相较于表面微纳结构，多孔结构在传感器的设计中存在显著优势。而在介电层材料方面，研究人员主要提出在介电层中添加高介电常数、低介电损耗填料的方法，以形成复合介电层，提高介电层的有效介电常数从而提高灵敏度和检测范围。通常，可以分为导电填料(炭黑、碳纳米管、石墨烯等)、压电填料(聚偏氟乙烯、钛酸钡等)和磁性填料(金属镍等)。然而，目前大多数传感器在满足高灵敏度时往往限制了传感器的检测范围，在追求更大的检测范围时又难以保持较高的灵敏度。因此在如何保证高灵敏度的前提下尽可能地提高传感器的检测范围成为了一个难题。
技术实现思路
1、针对上述技术问题，本发明提供了一种电容式可穿戴柔性压力传感器及其制备方法。该传感器包括一个多孔弹性体介电层和上下两层pet胶带铜箔电极。该传感器的多孔弹性体介电层中的填料钛酸钡及炭黑能够有效提高传感器的灵敏度，另外多孔弹性介电层中的聚氨酯海绵具有现成的多孔结构在提升灵敏度的同时对检测范围也有一定提升。同时该传感器具有优异的柔性、延展性和耐磨性，能在广泛的压力范围内准确感应压力变化。
2、本发明采用的技术方案是：一种电容式可穿戴柔性压力传感器，包括：
3、由炭黑、钛酸钡、聚氨酯海绵制成的多孔弹性体介电层；
4、在pet胶带上贴附铜箔制备成的pet胶带铜箔电极；
5、多孔弹性体介电层上下两面均放置pet胶带铜箔电极，且上下两层pet胶带铜箔电极中贴附有铜箔的一面分别与多孔弹性体介电层的两侧接触，两个pet胶带铜箔电极分别连接两根导线，然后通过粘贴两侧pet胶带的方式完成电容式可穿戴柔性压力传感器的封装。
6、优选地，所述的炭黑与钛酸钡均为纳米级别粉末，聚氨酯海绵为高密度海绵。
7、优选地，多孔弹性体介电层的孔径为多尺度的。
8、优选地，多孔弹性体介电层的孔径为聚氨酯海绵自身孔径。
9、优选地，两根导线均连接lcr测试仪。
10、一种所述电容式可穿戴柔性压力传感器的制备方法，包括以下步骤：
11、制备多孔弹性体介电层，包括：
12、将炭黑与钛酸钡加入无水乙醇中，用磁力搅拌器进行搅拌，制成炭黑、钛酸钡、无水乙醇的悬浮液；
13、往悬浮液中加入聚氨酯海绵，随后在超声波细胞破碎仪中进行超声分散；
14、超声结束后，将附着有炭黑与钛酸钡的聚氨酯海绵放入恒温培养箱中干燥，蒸发无水乙醇；
15、随后将干燥完成的聚氨酯海绵进行机械压缩，最终得到性能稳定的多孔弹性体介电层；
16、制备pet胶带铜箔电极，包括：
17、将铜箔剪切成多孔弹性体介电层面积大小的尺寸，将可粘贴的一面贴附在pet胶带上，即完成pet胶带铜箔电极的制备；
18、将多孔弹性体介电层上下两面均放置pet胶带铜箔电极，且上下两层pet胶带铜箔电极中贴附有铜箔的一面分别与多孔弹性体介电层的两侧接触，两个铜箔电极分别连接两根导线，然后通过粘贴两侧pet胶带的方式完成电容式可穿戴柔性压力传感器的封装。
19、具体地，制备多孔弹性体介电层的步骤具体包括：
20、将炭黑、钛酸钡与无水乙醇按照质量比为1：20：150加入烧杯中，用磁力搅拌器进行搅拌，10～30min后搅拌停止，制成炭黑、钛酸钡、无水乙醇的悬浮液；
21、往悬浮液中加入所需尺寸大小的聚氨酯海绵，随后在超声波细胞破碎仪中进行超声分散；
22、超声40～90min后，将附着有炭黑与钛酸钡的聚氨酯海绵放入70～100℃的恒温培养箱中干燥30～90min，蒸发无水乙醇；
23、随后将干燥完成的聚氨酯海绵进行机械压缩15～30min，最终得到性能稳定的多孔弹性体介电层。
24、本发明的有益效果是：
25、多孔弹性体介电层中的填料钛酸钡及炭黑能够有效提高传感器的灵敏度，另外多孔弹性介电层中的聚氨酯海绵具有现成不同尺寸的多孔结构在提升灵敏度的同时对检测范围也有一定提升。
26、本发明的电容式可穿戴柔性压力传感器与传统的压力传感器相比，具有更好的柔性和适应弯曲表面的能力。
27、本发明利用铜箔作为电极材料，不仅提高了传感器的导电性能，还提供了更好的机械适配性，使传感器能在较大的形变下保持传感性能；
28、本发明中pet胶带铜箔电极具有良好的柔软性和亲肤性，可与人体或衣物亲密贴合，能够满足生物医疗、电子皮肤、柔性机器人等应用需求，同时该电极可贴附在多种不同材质的胶带上，具有良好的普适性。
1.一种电容式可穿戴柔性压力传感器，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的电容式可穿戴柔性压力传感器，其特征在于：所述的炭黑与钛酸钡均为纳米级别粉末，聚氨酯海绵为高密度海绵。
3.根据权利要求1所述的电容式可穿戴柔性压力传感器，其特征在于：多孔弹性体介电层的孔径为多尺度的。
4.根据权利要求1所述的电容式可穿戴柔性压力传感器，其特征在于：多孔弹性体介电层的孔径为聚氨酯海绵自身孔径。
5.根据权利要求1所述的电容式可穿戴柔性压力传感器，其特征在于：两根导线均连接lcr测试仪。
6.一种权利要求1-5任一项所述的电容式可穿戴柔性压力传感器的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的电容式可穿戴柔性压力传感器的制备方法，其特征在于：制备多孔弹性体介电层的步骤具体包括：
