CN109827682A - 一种传感器介电层及其制备方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种传感器介电层及其制备方法和用途。本发明提供的介电层包括多孔材料以及填充在所述多孔材料孔隙内的离子导体液体，所述多孔材料为不透明或半透明材料。所述制备方法包括：将离子导体液体与多孔材料混合，静置，得到所述传感器介电层。本发明提供的传感器介电层通过填充离子导体液体达到了将不透明材料转变为透明材料的目的，并且提高了传感器的传感性能，可以应用于制作高透明的传感器件等。

Description

一种传感器介电层及其制备方法和用途

技术领域

本发明属于传感器技术领域，涉及一种传感器介电层及其制备方法和用途。

背景技术

不同工作原理的传感器件能将被测物体所发生的变化转化为电信号或其他所需形式的信息输出，满足信息的传输，处理，存储，显示，记录和控制的要求，因此它们在人们的生活中起着非常重要的作用。其中，依靠电容值变化来感知外界力作用的电容式压力传感器由于其结构简单，稳定性好，灵敏度高等优势被广泛关注。近些年，通过对传感器介电层结构改进的手段，使得电容式压力传感器在柔性、灵敏度、稳定性及检测限等性能参数方面都取得了令人瞩目的进步。然而，目前高透明的压力传感器的制作仍然面临着巨大的挑战，其主要的原因是同时保持高透明与高传感性能对于传感器介电层而言是互相矛盾的。换言之，常见的高透明材料如聚二甲基硅氧烷、聚酯、聚酰亚胺、玻璃等作为介电层的传感器的灵敏度低，影响实际的应用；而具有多孔或表面微结构的介电层虽然能够提高传感器的灵敏度，却严重降低器件整体的透明度。基于此，制备一种高度透明且高灵敏性的介电层对于制作高透明的传感器具有重要的意义。

CN105865667A公开了一种基于微结构化介电层的电容式柔性压力传感器及其制备方法，包括上柔性基底和下柔性基底，附着于上柔性基底内表面的上导电层和附着于下柔性基底内表面的下导电层，在所述上导电层和下导电层之间设有微结构化介电层。虽然该发明的电容式柔性压力传感器通过对介电层微结构形状、尺寸及分布等条件的设计，有效调节了传感器性能，实现对不同灵敏度、测试范围的电容式柔性压力传感器制作。然而，微结构的构建不可避免的增加介电层的雾度，降低了传感器的整体透明度，影响传感器的使用范围。

CN106017748A公开了一种基于复合材料介电层的电容式柔性压力传感器及其制备方法，包括上柔性基底和下柔性基底，附着于上柔性基底内表面的上导电层和附着于下柔性基底内表面的下导电层，在上导电层和下导电层之间设有复合材料介电层。该发明在介电层高分子树脂中掺杂了包括金属导体、铁电陶瓷、碳材料和有机半导体材料，有效的提高了电容式柔性压力传感器的灵敏度。虽然该发明实现了通过复合介电层来提高器件灵敏度的目的，但是相同的，其也没有制备出透明的且能提供高灵敏度的介电层。

CN109288500A公开了一种可穿戴式服装传感器及其制备方法和应用，该方案所述服装传感器从下到上依次包括织物层、第一电极层、介电层和第二电极层；其中，所述介电层具有多孔结构且所述介电层的孔壁上负载离子液体。该方案的传感器虽有比较好的柔性，但是该方案的传感器透明度较差，影响传感器的应用。

因此，需要开发一种柔性透明且能提供高灵敏度的介电层以满足高透明传感器的要求。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种传感器介电层及其制备方法和用途。本发明提供的传感器介电层能够提供高灵敏度，并且为透明介电层，可具有柔性，制备工艺简单，原料成本低廉，有利于大规模的工业化生产。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种传感器介电层，所述介电层包括多孔材料以及填充在所述多孔材料孔隙内的离子导体液体，所述多孔材料为不透明或半透明材料。

本发明中，所述传感器介电层灵敏度高，透光性好，并且可以具有柔性。本发明提供的介电层虽然采用的是不透明或半透明材料，但是离子导体液体均匀的分布在多孔材料的孔隙内，且并不将多孔材料表面自身的粗糙结构完全填充。这种独特的方式可以显著提高不透明或半透明的多孔材料的透明度。并且，在外力作用下，离子活性溶液的与微结构的共同存在还可以使传感器形成一种双电层，从而可以大幅提高传感器的传感性能。

本发明中，所述不透明材料是指透明度为0％的材料，半透明材料是指透明度不高于10％的材料。

本发明所述的“包括”，意指其除所述组分外，还可以包括其他组分，这些其他组分赋予布料不同的特性。除此之外，本发明所述的“包括”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……组成”。

以下作为本发明优选的技术方案，但不作为对本发明提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。

作为本发明优选的技术方案，所述多孔材料为柔性材料。

优选地，所述多孔材料包括布料、纸、塑料泡沫、聚酰亚胺多孔膜、聚二甲基硅氧烷多孔膜、聚偏氟乙烯多孔膜、聚苯乙烯多孔膜、聚乳酸多孔膜、聚丙烯多孔膜、聚氯乙烯多孔膜、聚乙烯多孔膜、纤维素多孔膜、醋酸纤维素多孔膜或硝化纤维素多孔膜中的任意一种或至少两种的组合。典型但是非限制性的组合有：布料与纸的组合，塑料泡沫与聚酰亚胺多孔膜的组合，聚偏氟乙烯多孔膜与聚二甲基硅氧烷多孔膜的组合，聚苯乙烯多孔膜、聚乳酸多孔膜与聚丙烯多孔膜的组合，聚氯乙烯多孔膜、聚乙烯多孔膜与醋酸纤维素多孔膜的组合，布料、纸、塑料泡沫与聚酰亚胺多孔膜的组合，聚二甲基硅氧烷多孔膜、聚偏氟乙烯多孔膜、聚苯乙烯多孔膜、纤维素多孔膜、聚乳酸多孔膜与聚丙烯多孔膜的组合，聚酰亚胺多孔膜、聚二甲基硅氧烷多孔膜、聚氯乙烯多孔膜、聚乙烯多孔膜、纤维素多孔膜、醋酸纤维素多孔膜与硝化纤维素多孔膜的组合等，优选为聚偏氟乙烯多孔膜。

优选地，所述多孔材料的孔径为0.01-100μm，例如0.01μm、1μm、5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为0.1-10μm，进一步优选为5μm。

优选地，所述多孔材料的厚度为0.01-100mm，例如0.01mm、1mm、5mm、10mm、20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm、100mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为0.1-10mm，进一步优选为0.5mm。

优选地，所述多孔材料的孔隙率为10％-99％，例如10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％、99％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为30-80％，进一步优选60％。

作为本发明优选的技术方案，所述离子导体液体包括离子液体、钠盐溶液、钾盐溶液、硫酸盐溶液、硝酸盐溶液、氯化物盐溶液或磷酸盐溶液中的任意一种或至少两种的组合，典型但是非限制性的组合有：离子液体与钠盐溶液的组合，钾盐溶液与硫酸盐溶液的组合，硝酸盐溶液与氯化物盐溶液的组合，离子液体、钠盐溶液与钾盐溶液的组合，硫酸盐溶液、硝酸盐溶液与氯化物盐溶液的组合，离子液体、钠盐溶液、钾盐溶液与硫酸盐溶液的组合，硝酸盐溶液、氯化物盐溶液、离子液体与磷酸盐溶液的组合，离子液体、钠盐溶液、钾盐溶液、硫酸盐溶液与硝酸盐溶液的组合等，优选为离子液体。

优选地，所述离子导体液体为离子液体。所述离子液体包括但不限于1-丁基-3-甲基咪唑三氟乙酸盐，1-已基-3-甲基咪唑氯盐，1-戊基-3-甲基咪唑溴盐，三丁基甲基氯化铵或1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐中的任意一种或至少两种的组合。

所述钠盐溶液、钾盐溶液、硫酸盐溶液、硝酸盐溶液、氯化物盐溶液或磷酸盐溶液中的溶剂可以为水。

作为本发明优选的技术方案，所述传感器介电层中，离子导体液体与多孔材料的质量比为1:(0.1-10)，例如1:0.1、1:0.5、1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9或1:10等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为1:(2-5)。本发明中，如果介电层中的离子导体液体过多而多孔材料过少，会导致膜的力学性能差；如果多孔材料过多而离子导体液体过少，会导致透明度低，且传感性能差。

第二方面，本发明提供一种如第一方面所述传感器介电层的制备方法，所述方法包括以下步骤：

将离子导体液体与多孔材料混合，静置，得到所述传感器介电层。

本发明提供的制备方法简单易行，并且原料成本低，方便大规模的工业化生产。

作为本发明优选的技术方案，所述将离子导体液体与多孔材料混合的方法包括抽滤、滴定、喷涂、涂覆或浸泡中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合有：抽滤与滴定的组合，喷涂与涂覆的组合，抽滤、滴定与喷涂的组合，抽滤、滴定、喷涂与涂覆的组合，抽滤、滴定、喷涂、涂覆与浸泡的组合等，优选为浸泡。

采用本发明的上述方法在多孔材料上负载离子液体后，多孔材料的表面仍然有一部分突起结构，在这种突起结构与离子导体共同的作用下，可以有效的提高传感器的灵敏度。

作为本发明优选的技术方案，所述静置的时间为1-120min，例如1min、5min、10min、20min、30min、40min、50min、60min、70min、80min、90min、100min、110min、120min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为10-60min，进一步优选为30min。

作为本发明优选的技术方案，所述制备方法还包括：

静置后去除多孔材料表面多余的离子导体液体。

优选地，所述去除多孔材料表面多余的离子导体液体的方法包括：倒立静置、无尘布擦拭、玻璃棒滚拭、震荡或旋转中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合为：抽滤与滴定的组合，喷涂与涂覆的组合，抽滤、滴定与喷涂的组合，抽滤、滴定、喷涂与涂覆的组合，抽滤、滴定、喷涂、涂覆与浸泡的组合等，优选为倒立静置。

作为本发明所述制备方法的进一步优选技术方案，所述方法包括以下步骤：

(1)用浸泡的方法将离子导体液体与多孔材料混合，静置10-60min；

(2)用倒立静置的方法去除步骤(1)中所述多孔材料表面多余的离子导体液体，得到所述传感器介电层。

第三方面，本发明提供一种如第一方面所述传感器介电层的用途，所述传感器介电层用于柔性透明传感器件。

本发明提供的介电层不仅具有很好的光学透明度及柔性，而且还可以提供高的传感性能，该介电层在透明传感器件制作方面有很大的应用空间。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)在本发明中，介电层主要由不透明或半透明的多孔材料和离子导体液体组成，由于离子导体液体与多孔材料有着相似的折射率，因此多孔材料孔隙内负载的离子导体液体可以显著的提高膜的透明度，从而使不透明或半透明的多孔膜材料变成高透明介电材料，达到了将不透明材料转变为透明材料的目的；

(2)在本发明中，存在多孔材料孔隙内的离子活性物质能在外力的作用下使传感器形成双电层，从而可以提高传感器的传感性能；

(3)本发明提供的传感器介电层的透射率可达96.1％，检测限可低至0.2Pa，响应时间可低至32s，最高灵敏度可达2.825KPa^-1，可以应用于制作高透明的传感器件等。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的传感器介电层的结构示意图，其中，1-多孔材料，2-离子导体液体；

图2为本发明实施例1使用的聚偏氟乙烯多孔膜的扫描电镜图；

图3为本发明实施例1制备得到的负载有离子液体的聚偏氟乙烯膜的扫描电镜图；

图4为本发明实施例1使用的聚偏氟乙烯多孔膜与填充离子液体后介电层的透明度对比图；

图5为本发明实施例1提供的介电层制作的压力传感器的检测限测试图；

图6为本发明实施例1提供介电层制作的压力传感器的响应时间测试图，图中嵌入的两幅插图为施加及去除压力时的数据点放大图；

图7为本发明实施例1提供介电层制作的压力传感器的灵敏度测试图；

图8为对比例1提供介电层制作的压力传感器的灵敏度测试图。

具体实施方式

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。

以下为本发明典型但非限制性实施例：

实施例1

本实施例按照如下方法制备传感器介电层：

(1)将孔径为5μm，孔隙率为50％，厚度为0.5mm的聚偏氟乙烯多孔膜浸泡到离子液体溶液(1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐)中，静置60min；

(2)通过无尘纸擦拭，去除膜表面多余的离子导体液体，得到透明的传感器介电层。

本实施例制备的传感器介电层由多孔材料以及填充在所述多孔材料孔隙内的离子导体液体组成，所述多孔材料为半透明的聚偏氟乙烯多孔膜，所述离子导体液体为离子液体(1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐)所述传感器介电层中，离子导体液体与多孔材料的质量比为1:1。

本实施例制备的传感器介电层的性能测试结果见表1。

利用扫描电子显微镜对本实施例制备的传感器介电层进行形貌分析：

图1为本实施例制备的传感器介电层的结构示意图，如该图所示，离子导体液体2填充在所述多孔材料1的孔隙内。

图2为本实施例使用的聚偏氟乙烯多孔膜的扫描电镜图，由该图可知，负载离子液体之前，聚偏氟乙烯具有多孔结构，其表面粗糙，对光的散射能力强，因此多孔的聚偏氟乙烯是不透明或半透明的。

图3为本实施例制备得到的负载有离子液体的聚偏氟乙烯膜的扫描电镜图，由该图可知，当浸泡离子液体后，离子液体填充在聚偏氟乙烯多孔膜的孔隙内，降低膜的粗糙度，致使膜的透明度大大提高。不仅如此，作为压力传感器，负载离子液体后，膜的表面仍然有一部分突起结构，在这种突起结构与离子导体共同的作用下，可以有效的提高传感器的灵敏度。

图4为本实施例使用的聚偏氟乙烯多孔膜与填充离子液体后介电层的透明度对比图，由该图可以看出，填充离子液体后，聚偏氟乙烯多孔膜的透射率从20.8％增加到94.8％，透明度大幅上升。

图5为本实施例提供的介电层制作的压力传感器的检测限测试图，由该图可以经该图推算出，当所施加的压力小到0.2Pa时，其都能够有很明显的检测峰。

图6为本实施例提供介电层制作的压力传感器的响应时间测试图，由该图以及图中嵌入的插图可以看出，其响应时间可以达到40ms，可以媲美与人类皮肤的感应能力。

图7为本实施例提供介电层制作的压力传感器的灵敏度测试图，由该图可以看出，本实施例提供的介电层所制备的传感器的最大灵敏度达到1.194KPa^-1。

实施例2

本实施例按照如下方法制备传感器介电层：

(1)将钠盐(氯化钠)水溶液液滴定到孔径为100μm，孔隙率为30％，厚度为1mm的布料中，静置30min；

(2)通过倒立静置，去除布料表面多余的钠盐溶液，得到透明的介电层材料。

本实施例制备的传感器介电层由多孔材料以及填充在所述多孔材料孔隙内的离子导体液体组成，所述多孔材料为不透明的布料，所述离子导体液体为氯化钠水溶液。所述传感器介电层中，离子导体液体与多孔材料的质量比为1:2。

本实施例制备的传感器介电层的性能测试结果见表1。

实施例3

本实施例按照如下方法制备传感器介电层：

(1)将钾盐(氯化钾)水溶液液涂敷到孔径为50μm，孔隙率为60％，厚度为10mm的塑料泡沫中，静置20min；

(2)通过玻璃棒滚拭，去除布料表面多余的钾盐溶液，得到透明的介电层材料。

本实施例制备的传感器介电层由多孔材料以及填充在所述多孔材料孔隙内的离子导体液体组成，所述多孔材料为不透明的塑料泡沫，所述离子导体液体为氯化钾水溶液。所述传感器介电层中，离子导体液体与多孔材料的质量比为1:0.2。

本实施例制备的传感器介电层的性能测试结果见表1。

实施例4

本实施例按照如下方法制备传感器介电层：

(1)将孔径为1μm，孔隙率为70％，厚度为0.1mm的聚苯乙烯多孔膜浸泡到硝酸盐(硝酸钠)水溶液中，静置30min；

(2)通过震荡，去除聚苯乙烯多孔膜表面多余的硝酸盐溶液，得到透明的介电层材料。

本实施例制备的传感器介电层由多孔材料以及填充在所述多孔材料孔隙内的离子导体液体组成，所述多孔材料为半透明的聚苯乙烯多孔膜，所述离子导体液体为硝酸钠水溶液。所述传感器介电层中，离子导体液体与多孔材料的质量比为1:3。

本实施例制备的传感器介电层的性能测试结果见表1。

实施例5

本实施例按照如下方法制备传感器介电层：

(1)将孔径为10μm，孔隙率为85％，厚度为0.3mm的聚乳酸多孔膜浸泡到硫酸盐(硫酸钠)水溶液中，静置60min；

(2)通过旋转，去除聚乳酸多孔膜表面多余的硫酸盐溶液，得到透明的介电层材料。

本实施例制备的传感器介电层由多孔材料以及填充在所述多孔材料孔隙内的离子导体液体组成，所述多孔材料为半透明的聚乳酸多孔膜，所述离子导体液体为硫酸钠水溶液。所述传感器介电层中，离子导体液体与多孔材料的质量比为1:2。

本实施例制备的传感器介电层的性能测试结果见表1。

实施例6

本实施例按照如下方法制备传感器介电层：

(1)将离子液体(1-丁基-3-甲基咪唑三氟乙酸盐)滤到在孔径为100μm，孔隙率为70％，厚度为3mm的聚丙烯多孔膜内，静置60min；

(2)通过无尘布擦拭，去除聚丙烯多孔膜表面多余的离子凝胶，得到透明的介电层材料。

本实施例制备的传感器介电层由多孔材料以及填充在所述多孔材料孔隙内的离子导体液体组成，所述多孔材料为半透明的聚丙烯多孔膜，所述离子导体液体为离子液体(1-丁基-3-甲基咪唑三氟乙酸盐)。所述传感器介电层中，离子导体液体与多孔材料的质量比为1:5。

本实施例制备的传感器介电层的性能测试结果见表1。

实施例7

本实施例按照如下方法制备传感器介电层：

(1)将磷酸盐(磷酸钠)水溶液涂敷在孔径为50μm，孔隙率为30％，厚度为5mm的聚氯乙烯多孔膜中，静置60min；

(2)通过震荡，去除聚氯乙烯多孔膜表面多余的磷酸盐溶液，得到透明的介电层材料。

本实施例制备的传感器介电层由多孔材料以及填充在所述多孔材料孔隙内的离子导体液体组成，所述多孔材料为半透明的聚氯乙烯多孔膜，所述离子导体液体为磷酸钠水溶液。所述传感器介电层中，离子导体液体与多孔材料的质量比为1:10。

本实施例制备的传感器介电层的性能测试结果见表1。

实施例8

本实施例按照如下方法制备传感器介电层：

(1)将氯化物盐(氯化钡)水溶液抽滤在孔径为1μm，孔隙率为40％，厚度为1mm的聚氯乙烯多孔膜内，静置120min；

(2)通过旋转，去除聚乙烯多孔膜表面多余的氯化物盐溶液，得到透明的介电层材料。

本实施例制备的传感器介电层由多孔材料以及填充在所述多孔材料孔隙内的离子导体液体组成，所述多孔材料为半透明的聚乙烯多孔膜，所述离子导体液体为氯化钡水溶液。所述传感器介电层中，离子导体液体与多孔材料的质量比为1:3。

本实施例制备的传感器介电层的性能测试结果见表1。

实施例9

本实施例按照如下方法制备传感器介电层：

(1)将孔径为0.5μm，孔隙率为80％，厚度为0.2mm的醋酸纤维素多孔膜浸泡到离子液体(1-戊基-3-甲基咪唑溴盐)中，静置20min；

(2)通过倒立静置，去除醋酸纤维素多孔膜表面多余的离子液体，得到透明的介电层材料。

本实施例制备的传感器介电层由多孔材料以及填充在所述多孔材料孔隙内的离子导体液体组成，所述多孔材料为半透明的醋酸纤维素多孔膜，所述离子导体液体为离子液体(1-戊基-3-甲基咪唑溴盐)。所述传感器介电层中，离子导体液体与多孔材料的质量比为1:2。

本实施例制备的传感器介电层的性能测试结果见表1。

实施例10

本实施例按照如下方法制备传感器介电层：

与实施例1的区别仅在于，在本实施例中，将聚偏氟乙烯多孔膜替换为纤维素多孔膜。

本实施例制备的传感器介电层由多孔材料以及填充在所述多孔材料孔隙内的离子导体液体组成，所述多孔材料为半透明的纤维素多孔膜，所述离子导体液体为离子液体(1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐)。所述传感器介电层中，离子导体液体与多孔材料的质量比为1:8。

本实施例制备的传感器介电层的性能测试结果见表1。

实施例11

本实施例按照如下方法制备传感器介电层：

与实施例1的区别仅在于，在本实施例中，将具有离子液体替换为钠盐(氯化钠)水溶液。

本实施例制备的传感器介电层由多孔材料以及填充在所述多孔材料孔隙内的离子导体液体组成，所述多孔材料为半透明的聚偏氟乙烯多孔膜，所述离子导体液体为氯化钠水溶液，所述传感器介电层中，离子导体液体与多孔材料的质量比为1:1。

本实施例制备的传感器介电层的性能测试结果见表1。

实施例12

本实施例按照如下方法制备传感器介电层：

(1)将孔径为0.1μm，孔隙率为80％，厚度为100mm的聚偏氟乙烯多孔膜浸泡到离子液体(1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐)中，静置10min；

(2)通过无尘纸擦拭，去除膜表面多余的离子导体液体，得到透明的传感器介电层。

本实施例制备的传感器介电层由多孔材料以及填充在所述多孔材料孔隙内的离子导体液体组成，所述多孔材料为半透明的聚偏氟乙烯多孔膜，所述离子导体液体为离子液体(1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐)。所述传感器介电层中，离子导体液体与多孔材料的质量比为1:0.2。

本实施例制备的传感器介电层的性能测试结果见表1。

实施例13

(1)将孔径为0.01μm，孔隙率为10％，厚度为0.01mm的聚偏氟乙烯多孔膜浸泡到离子液体(1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐)中，静置1min；

(2)通过无尘纸擦拭，去除膜表面多余的离子导体液体，得到透明的传感器介电层。

本实施例制备的传感器介电层由多孔材料以及填充在所述多孔材料孔隙内的离子导体液体组成，所述多孔材料为半透明的聚偏氟乙烯多孔膜，所述离子导体液体为离子液体(1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐)。所述传感器介电层中，离子导体液体与多孔材料的质量比为1:10。

本实施例制备的传感器介电层的性能测试结果见表1。

对比例1

与实施例1的区别仅在于，在本对比例中，不填充离子导体液体。

本对比例制备的传感器介电层的性能测试结果见表1。

图8为本对比例提供介电层制作的压力传感器的灵敏度测试图，由该图可以看出，未负载离子导体液体的器件最大灵敏度为0.245KPa^-1。结合图7、图8以及图4可以看出，负载离子活性物质可以使透明度和器件的传感能力均大幅上升。

对比例2

与实施例1的区别仅在于，在本对比例中，将离子导体液体替换为纯净水。

本对比例制备的传感器介电层的性能测试结果见表1。

对比例3

与实施例1的区别仅在于，在本对比例中，将具有聚偏氟乙烯多孔膜替换为玻璃。

本对比例制备的传感器介电层的性能测试结果见表1。

测试方法

(1)使用紫外可见分光光度计对所实施例及对比例样品进行测试，选取550nm点透射率的值作为所测样品的透明度。

(2)灵敏度测试：通过压力机对样品施加所需压力，使用多功能测试仪对样品的电容值变化进行记录，测试频率设置为1×105Hz，通过力与电容值变化率的关系，计算出所测样品的检测限，响应时间及灵敏度。

(3)柔性测试：用手捏住所测样品的两端，施加两个相反的力，看样品是否能被扭转。

测试结果如下表所示。

表1

综合上述实施例和对比例可知，本发明实施例制备的传感器介电层具有优异的光学透明度，并且其制作的传感器的检测限低，响应快及灵敏度高的优点。由实施例1和对比例1-2的对比可知本发明制备的负载有离子导体液体的介电层不仅可以有效的提高器件的透明度，而且传感性能也均明显提高；由实施例1和对比例3的对比可知，本发明选用多孔膜作为基材可以更好的增加传感器的传感性能。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的的详细特征以及详细方法，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种传感器介电层，其特征在于，所述介电层包括多孔材料以及填充在所述多孔材料孔隙内的离子导体液体，所述多孔材料为不透明或半透明材料。

2.根据权利要求1所述传感器介电层，其特征在于，所述多孔材料为柔性材料；

优选地，所述多孔材料包括布料、纸、塑料泡沫、聚酰亚胺多孔膜、聚二甲基硅氧烷多孔膜、聚偏氟乙烯多孔膜、聚苯乙烯多孔膜、聚乳酸多孔膜、聚丙烯多孔膜、聚氯乙烯多孔膜、聚乙烯多孔膜、纤维素多孔膜、醋酸纤维素多孔膜或硝化纤维素多孔膜中的任意一种或至少两种的组合，优选为聚偏氟乙烯多孔膜；

优选地，所述多孔材料的孔径为0.01-100μm，优选为0.1-10μm，进一步优选为5μm；

优选地，所述多孔材料的厚度为0.01-100mm，优选为0.1-10mm，进一步优选为0.5mm；

优选地，所述多孔材料的孔隙率为10％-99％，优选为30-80％，进一步优选60％。

3.根据权利要求1或2所述传感器介电层，其特征在于，所述离子导体液体包括离子液体、钠盐溶液、钾盐溶液、硫酸盐溶液、硝酸盐溶液、氯化物盐溶液或磷酸盐溶液中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述离子导体液体为离子液体。

4.根据权利要求1-3任一项所述传感器介电层，其特征在于，所述传感器介电层中，离子导体液体与多孔材料的质量比为1:(0.1-10)，优选为1:(2-5)。

5.一种如权利要求1-4任一项所述传感器介电层的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

将离子导体液体与多孔材料混合，静置，得到所述传感器介电层。

6.根据权利要求5所述传感器介电层的制备方法，其特征在于，所述将离子导体液体与多孔材料混合的方法包括抽滤、滴定、喷涂、涂覆或浸泡中的任意一种或至少两种的组合，优选为浸泡。

7.根据权利要求5或6所述传感器介电层的制备方法，其特征在于，所述静置的时间为1-120min，优选为10-60min，进一步优选为30min。

8.根据权利要求5-7任一项所述传感器介电层的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：

静置后去除多孔材料表面多余的离子导体液体；

优选地，所述去除多孔材料表面多余的离子导体液体的方法包括：倒立静置、无尘布擦拭、玻璃棒滚拭、震荡或旋转中的任意一种或至少两种的组合，优选为倒立静置。

9.根据权利要求5-8任一项所述传感器介电层的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)用浸泡的方法将离子导体液体与多孔材料混合，静置10-60min；

(2)用倒立静置的方法去除步骤(1)中所述多孔材料表面多余的离子导体液体，得到所述传感器介电层。

10.一种如权利要求1-4任一项所述传感器介电层的用途，其特征在于，所述传感器介电层用于柔性透明传感器件。