CN114993527B - 基于碳化静电纺丝纤维的柔性电阻式压力传感器及制备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于碳化静电纺丝纤维的柔性电阻式压力传感器及制备方法。传感器由压敏层以及上下柔性电极构成。压敏层以碳化聚丙烯腈电纺薄膜得到碳纳米纤维作为导电骨架，通过浸涂法在导电纤维之间填充细菌纤维素纳米材料构成柔性薄膜。相较于石墨烯等纳米碳材料，导电碳骨架保留了电纺工艺独特的3D网络特征，具备更好的应力传递特性，且其电导率随碳化工艺可调。细菌纤维素的填充则提高了薄膜的柔韧性以及恢复性能，其穿插在碳纤维之间，进一步提升薄膜内部可变的导电通路数量。本发明充分利用了碳纳米纤维骨架的压阻性能优势，制备容易、成本低，所制得的传感器同时具备高灵敏度以及宽检测范围，能实现对人体生理信号的实时监测。

Description

基于碳化静电纺丝纤维的柔性电阻式压力传感器及制备
技术领域
本发明属于能量转换技术、可穿戴电子技术、微电子机械***(MEMS)、柔性聚合物材料与纳米材料领域，具体涉及一种基于碳化静电纺丝纤维的柔性电阻式压力传感器及制备方法。
背景技术
压力作为日常生活中最常见的物理量之一，对其的探测具有十分重要的应用价值。传统的刚性压力传感器利用金属的电阻应变效应或半导体的压阻效应制成，这类器件具有不可弯曲，无法延展的固有性质，只能应用于对某点或者光滑平面的压力探测，而无法在具备特殊表面形貌的环境中工作。尤其是在生物医疗健康领域，如在对脉搏、血压、呼吸、肢体运动等人体生理信号的检测过程中，这类刚性传感器往往因为无法贴合表面、体积较大、穿戴不适、不易便携等缺点而受到很大程度上的应用限制。
随着柔性电子技术的日益发展，利用柔性功能材料开发设计的压力传感器能有效弥补传统刚性器件的上述不足。便携式的可穿戴柔性压力传感器通过将压力信号转换为电阻、电容的变化或者利用压电效应、摩擦电效应实现对应力的实时检测。其中通过器件内部导电通路增减引起电阻变化反映受力大小的电阻式压力传感器具备信号收集容易、结构简单、能检测静态压力、温度稳定性好等优点，已经受到了广泛的关注。
目前，柔性电阻式压力传感器敏感层的设计往往是将纳米导电材料如石墨烯、碳纳米管、银纳米线、MXene等分散在柔性聚合物材料中，形成内部具有可变导电网络的复合材料。在此基础上，海绵、气凝胶等三维多孔结构的应用以及电极表面微结构的增设等方法能有效改善传感器的受力形变情况并增加弹性支撑体的比表面积，从而提高传感器的灵敏度以及测量范围。但此类方法往往成本偏高、制备工艺复杂、且很难实现高灵敏度以及宽检测范围的兼容。
与柔性电阻式压力传感器常用的导电材料相比，通过将聚合物溶液静电纺丝高温碳化得到的三维自支撑导电碳骨架材料制备工艺简单，生产成本低，且自身具备三维多孔结构。此外，相较于石墨烯等二维材料，纳米纤维之间能有效地进行应力传递，在外力撤去后能快速恢复，是适用于电阻式压力传感器设计的优良候选材料。并且纺丝、碳化以及后续处理工艺的可控性也能使得碳化纳米纤维材料的结构特性可以灵活调整，从而使得传感器在设计过程中同时兼顾灵敏度、检测范围、线性度等关键传感参数。
发明内容
本发明给出了一种基于碳化静电纺丝纳米纤维柔性电阻式压力传感器及制备方法。该传感器制备工艺简单，生物适应性好、柔性可穿戴，且具备高灵敏度、宽检测范围，能用于对人体生理信号的实时探测。
为实现上述目的，本发明技术方案如下：
一种基于碳化静电纺丝纤维的柔性电阻式压力传感器，包括压敏薄膜、分别贴合在压敏薄膜上下表面的两片柔性电极；压敏薄膜以聚合物静电纺丝薄膜碳化得到的碳纳米纤维结构作为导电骨架，通过浸涂的方式将纤维状一维纳米材料填充在碳纳米纤维之间构成复合柔性薄膜；在保证电极与敏感薄膜稳定接触后将整个器件进行封装固定，且上下柔性电极各留出一侧粘接引线，用于外接工作电压以及输出信号的测量。
作为优选方式，为保证聚合物纤维在后续热处理过程中不出现熔融现象以致纤维结构塌陷，聚合物静电纺丝薄膜纳米纤维在碳化前进行预氧化处理，预氧化处理在230～280℃空气气氛下进行，使聚合物纤维内部线性长分子链结构发生环化、交联，形成具有热稳定性的梯形大分子结构。
作为优选方式，预氧化处理后，使聚合物静电纺丝薄膜纳米纤维在700～900℃氮气气氛下高温碳化，脱去非碳原子，得到碳网络导电骨架，为增强薄膜力学性能，将其与纤维状一维纳米材料通过浸涂法复合，实现聚合物材料穿插在导电纳米碳纤维之间构成的稳定导电网络，同时进一步提高薄膜可变的导电通路数量。
作为优选方式，静电纺丝得到的纳米纤维薄膜，其三维网络结构在受压后内部纤维之间接触情况改变显著，适用于高灵敏度压阻传感器的设计。不同于其他以纺丝薄膜为模板，掺杂导电材料的方法，本发明通过高温碳化静电纺丝薄膜工艺直接制备具备良好导电性能且能保持纺丝纤维结构的纳米碳纤维材料，并以此为骨架制备柔性压阻传感器。这种以导电碳骨架为主体的结构能实现更有效的应力传递，同时具有很好的导电均匀性以及导电相分散性。
作为优选方式，复合柔性薄膜包括导电的碳纳米纤维以及不导电的纤维状一维纳米材料，通过调节加入的纤维状一维纳米材料的量来调节器件工作性能。加入绝缘相的量将会直接影响器件工作性能，一方面，若加入纤维状一维纳米材料的量太少，则无法起到支撑保护、提高灵敏度的作用；另一方面，若加入过量纤维状一维纳米材料，则将导致绝缘相占据碳纤维之间的导电接触位点，受压后导电路径仍然被阻隔。
作为优选方式，在传感器受到外加压力后，复合柔性薄膜内部发生形变，碳纳米纤维之间的接触位点增多、复合柔性薄膜表面与柔性电极之间的有效导电通路也随之增加，从而导致器件的电阻显著减小；当压力撤去后，由于碳纳米纤维自身的机械性能以及纤维状一维纳米材料的弹性，器件迅速恢复，电阻值还原。
作为优选方式，器件柔性电极为在柔性衬底层上蒸镀或印刷的金属平面电极，其材料为铝、铜、银或金。并且/或者柔性衬底层选自聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酯乙二醇酯材料其中一种。
作为优选方式，聚合物静电纺丝薄膜静电纺丝的原材料选自聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚乙烯吡咯烷酮、木质素材料中的一种或者两种以上材料所组成的复合材料。要求所选聚合物材料具备良好成丝性以及热稳定性，在后续高温处理过程中避免可能导致纺丝结构塌陷的热熔融现象。
作为优选方式，纤维状一维纳米材料选自细菌纤维素、丝素蛋白、纳米纤维晶其中一种。这些具有大长径比特性的纤维状材料能有效穿插在纳米碳纤维之间，形成稳定的复合薄膜，有利于应力的传导。
作为优选方式，整个器件封装方法选用聚氨酯胶带、聚酰亚胺胶带、聚乙烯胶带其中一种进行密封固定。
本发明还提供一种基于碳化静电纺丝纤维的柔性电阻式压力传感器的制备方法，包括以下步骤：
(1)裁剪长宽为2～3cm、厚度为100～300um的柔性衬底层薄膜，经过超纯水、无水乙醇超声清洗后并干燥；
(2)将导电银浆通过丝网印刷技术在柔性衬底层薄膜上印刷一层长方形银电极，干燥后在电极一侧用银浆粘接引线，作为上下柔性电极；
(3)称取1～1.2g的聚丙烯腈粉末，溶解于8.8～9g的N,N-二甲基甲酰胺溶液中，35～50℃水浴条件下磁力搅拌8～12h，配置出质量分数为10～12wt％的纺丝前驱液；
(4)将纺丝前驱液装入注射器中，设置静电纺丝电压18～20kV，针尖收集器距离12～15cm，推进泵推速8～12uL/min，环境温度为40～50℃，通过铝箔接收纺丝纤维，纺丝2～4h得到宏观表现为白色的纺丝薄膜；
(5)得到的薄膜放入干燥箱中烘干一段时间，使残留的有机溶剂充分挥发；
(6)将纺丝薄膜从铝箔上揭下，并采用两片钛网夹持放入管式炉中进行热处理；在空气气氛下升温至230～280℃保持1～3h进行预氧化，得到表面呈棕黄色的薄膜；
(7)预氧化阶段结束后持续通入氮气作为保护气体，然后保持2～3℃/min的升温速率缓慢升温至700～900℃，持续2～3h进行碳化，随后随炉冷却，得到纯黑色的碳纤维薄膜；
(8)配置质量分数为0.3～0.5wt％的细菌纤维素水分散液，将碳纤维薄膜浸泡在其中保持30～60min，取出后重复浸泡2～3次，将薄膜放置在40～50℃加热台上烘干多余水分，得到压敏薄膜；
(9)将得到的压敏薄膜与印刷银电极紧密贴合，并用胶带进行密封固定，最终得到基于碳化静电纺丝纤维的柔性电阻式压力传感器。
本发明的有益效果为：与现有的技术相比，本发明给出的柔性压力传感器不需要其他复杂的结构设计，其通过静电纺丝后高温碳化工艺得到了具有良好压阻性能的碳纤维骨架，并复合细菌纤维素材料增强了薄膜的力学性能。在受压形变后，材料的结构特性导致薄膜内部以及薄膜与电极界面之间出现了丰富的导电接触位点变化，使传感器具备较高的灵敏度。同时，本发明提出的器件制作成本低、可批量生产，质量轻、生物无害，可贴合在人体皮肤上用于实时的生理健康信号探测。
附图说明
图1为本发明的压力传感器的结构示意图；
图2为本发明的压力传感器的一种制备工艺流程图；
图3为本发明的压力传感器的压阻传感机理图；
图4为本发明制备的压敏薄膜的表面形貌图，其中(a)为碳纳米纤维导电骨架的SEM图；(b)为碳化纤维材料与纤维状一维纳米材料复合薄膜的SEM图；
图5为本发明的压力传感器在不同压力条件下的电压-电流曲线图；
图6为本发明的压力传感器的灵敏度曲线图。
1为上电极，2为压敏薄膜，3为下电极。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
实施例1：
一种基于碳化静电纺丝纤维的柔性电阻式压力传感器，包括压敏薄膜、分别贴合在压敏薄膜上下表面的两片柔性电极；压敏薄膜将聚合物静电纺丝薄膜碳化得到的碳纳米纤维结构作为导电骨架，通过浸涂的方式将纤维状一维纳米材料填充在碳纳米纤维之间构成复合柔性薄膜；在保证电极与敏感薄膜稳定接触后将整个器件进行封装固定，且上下柔性电极各留出一侧粘接引线，用于外接工作电压以及输出信号的测量。
为保证聚合物纤维在后续热处理过程中不出现熔融现象，聚合物静电纺丝薄膜纳米纤维在碳化前进行预氧化处理，预氧化处理在230～280℃空气气氛下进行，使聚合物纤维内部线性长分子链结构发生环化、交联，形成具有热稳定性的梯形大分子结构。
预氧化处理后，使聚合物静电纺丝薄膜纳米纤维在700～900℃氮气气氛下高温碳化，脱去非碳原子，得到碳网络导电骨架，为增强薄膜力学性能，将其与细菌纤维素材料通过浸涂法复合，实现聚合物材料穿插在导电纳米碳纤维之间，形成稳定导电网络，同时进一步提高薄膜可变的导电通路数量。
作为优选方式，静电纺丝得到的纳米纤维薄膜，其三维网络结构在受压后内部纤维之间接触情况改变显著，适用于高灵敏度压阻传感器的设计。不同于其他以纺丝薄膜为模板，掺杂导电材料的方法，本发明通过高温碳化静电纺丝薄膜工艺直接制备具备良好导电性能且能保持纺丝纤维结构的纳米碳纤维材料，并以此为骨架制备柔性压阻传感器。这种以导电碳骨架为主体的结构能实现更有效的应力传递，同时具有很好的导电均匀性以及导电相分散性。
作为优选方式，复合柔性薄膜包括导电的碳纳米纤维以及不导电的纤维状一维纳米材料，通过调节加入的纤维状一维纳米材料的量来调节器件工作性能。加入绝缘相的量将会直接影响器件工作性能，一方面，若加入纤维状一维纳米材料的量太少，则无法起到支撑保护、提高灵敏度的作用；另一方面，若加入过量纤维状一维纳米材料，则将导致绝缘相占据碳纤维之间的导电接触位点，受压后导电路径仍然被阻隔。
在传感器受到外加压力后，复合柔性薄膜内部发生形变，碳纳米纤维之间的接触位点增多、复合柔性薄膜表面与柔性电极之间的有效导电通路也随之增加，从而导致器件的电阻显著减小；当压力撤去后，由于碳纳米纤维自身的机械性能以及纤维状一维纳米材料的弹性，器件迅速恢复，电阻值还原。
器件柔性电极为在柔性衬底层上蒸镀或印刷的金属平面电极，其材料为铝、铜、银或金。并且/或者柔性衬底层选自聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酯乙二醇酯材料其中一种。
聚合物静电纺丝薄膜静电纺丝的原材料选自聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚乙烯吡咯烷酮、木质素材料中的一种或者两种以上材料所组成的复合材料。要求所选聚合物材料具备良好成丝性以及热稳定性，在后续高温处理过程中避免可能导致纺丝结构塌陷的热熔融现象。
纤维状一维纳米材料选自细菌纤维素、丝素蛋白、纳米纤维晶其中一种。这些具有大长径比特性的纤维状材料能有效穿插在纳米碳纤维之间，形成稳定的复合薄膜，有利于应力的传导。
整个器件封装方法选用聚氨酯胶带、聚酰亚胺胶带、聚乙烯胶带其中一种进行密封固定。
如图4(b)所示，得到的压敏薄膜包括导电的碳纳米纤维以及不导电的纤维状一维纳米材料，该碳纳米纤维材料保持了静电纺丝得到的纤维结构，只是纤维直径发生了一定程度上的缩小，这是由于高温条件下聚合物分子中非碳元素的大量脱去所导致的。这种网络骨架结构具备很大的比表面积，且纤维状的分布使得该结构利于应力的内部传导，在受压形变时纤维之间接触位点能出现较大的变化。
此外，得到的碳纳米纤维材料表现出极好的导电能力，且碳化时所选择的温度越高，导电能力越强。这是由于聚合物材料在碳化过程中，非碳元素脱去，碳原子在空间重新排列，形成了无定形的炭。但这种无定形的炭仍具有石墨一样的层状晶体结构，只是晶粒非常小，而且在晶粒中碳原子构成的六角环片层无规则地重叠。而随着碳化温度的升高，无定形的碳晶粒吸收能量开始剧烈运动，导致较小晶粒之间互相碰撞后出现融合，从而使微小晶粒内无序重叠的碳原子六角环片层转变为空间有序重叠晶体结构，即开始出现石墨化过程，从而获得了较强的导电能力。所以碳化温度越高，碳化材料导电能力越强。
实施例2：
本实施例提供一种能直接获得碳化纳米纤维材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)裁剪长宽为2cm、厚度为100um的柔性衬底层薄膜，经过超纯水、无水乙醇超声清洗后并干燥；
(2)将导电银浆通过丝网印刷技术在柔性衬底层薄膜上印刷一层长方形银电极，干燥后在电极一侧用银浆粘接引线，作为上下柔性电极；
(3)称取1g的聚丙烯腈粉末，溶解于8.8g的N,N-二甲基甲酰胺溶液中，35℃水浴条件下磁力搅拌8h，配置出质量分数为10wt％的纺丝前驱液；
(4)将纺丝前驱液装入注射器中，设置静电纺丝电压18kV，针尖收集器距离12cm，推进泵推速8uL/min，环境温度为40℃，通过铝箔接收纺丝纤维，纺丝2h得到宏观表现为白色的纺丝薄膜；
(5)得到的薄膜放入干燥箱中烘干一段时间，使残留的有机溶剂充分挥发；
(6)将纺丝薄膜从铝箔上揭下，并采用两片钛网夹持放入管式炉中进行热处理；在空气气氛下升温至230℃保持1h进行预氧化，得到表面呈棕黄色的薄膜；
(7)预氧化阶段结束后持续通入氮气作为保护气体，然后保持2℃/min的升温速率缓慢升温至700℃，持续2h进行碳化，随后随炉冷却，得到纯黑色的碳纤维薄膜；
(8)配置质量分数为0.3wt％的纤维状一维纳米材料水分散液，将碳纤维薄膜浸泡在其中保持30min，取出后重复浸泡3次，将薄膜放置在40℃加热台上烘干多余水分，得到压敏薄膜；
(9)将得到的压敏薄膜与印刷银电极紧密贴合，并用胶带进行密封固定，最终得到基于碳化静电纺丝纤维的柔性电阻式压力传感器。
实施例3：
本实施例提供一种基于碳化纳米纤维材料的柔性电阻式压力传感器的制备方法，包括如下步骤：
(1)裁剪长宽为3cm、厚度为300um的聚酰亚胺薄膜，经过超纯水、无水乙醇超声清洗后并干燥；
(2)将导电银浆通过丝网印刷技术在柔性衬底层薄膜上印刷一层尺寸为1cm*1.5cm、厚度为100～500um长方形银电极，干燥后在电极一侧用银浆粘接引线，作为上下柔性电极；
(3)称取1.2g的聚丙烯腈粉末，溶解于9g的N,N-二甲基甲酰胺溶液中，50℃水浴条件下磁力搅拌12h，配置出质量分数为12wt％的纺丝前驱液；
(4)将纺丝前驱液装入注射器中，设置静电纺丝电压20kV，针尖收集器距离15cm，推进泵推速12uL/min，环境温度为50℃，通过铝箔接收纺丝纤维，纺丝4h得到宏观表现为白色的纺丝薄膜；
(5)得到的薄膜放入干燥箱中烘干一段时间，使残留的有机溶剂充分挥发；
(6)将纺丝薄膜从铝箔上揭下，并采用两片钛网夹持放入管式炉中进行热处理；在空气气氛下升温至280℃保持3h进行预氧化，得到表面呈棕黄色的薄膜；
(7)预氧化阶段结束后持续通入氮气作为保护气体，然后保持3℃/min的升温速率缓慢升温至900℃，持续3h进行碳化，随后随炉冷却，得到纯黑色的碳纤维薄膜；
(8)配置质量分数为0.5wt％的细菌纤维素水分散液，将碳纤维薄膜浸泡在其中保持60min，取出后重复浸泡3次，将薄膜放置在50℃加热台上烘干多余水分，得到压敏薄膜；
(9)将得到的压敏薄膜与印刷银电极紧密贴合，并用3M医用胶带进行密封固定，最终得到基于碳化静电纺丝纤维的柔性电阻式压力传感器。
本发明给出的柔性压力传感器不需要其他复杂的结构设计，其充分利用了碳化的静电纺丝纤维优良的物理化学性质，且保留了静电纺丝所带来的三维多孔网络结构。在受压形变后，材料的结构特性能导致更明显的导电接触位点变化，很大程度上提高了传感器的工作灵敏度。而细菌纤维素或其他柔性材料的加入，在保证复合薄膜有足够的柔韧性的同时，其也作为填充物穿插在导电碳纤维之间，进一步扩展了复合薄膜电阻变化的空间，且保证了传感器具有快速的恢复时间。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种基于碳化静电纺丝纤维的柔性电阻式压力传感器，其特征在于：包括压敏薄膜、分别贴合在压敏薄膜上下表面的两片柔性电极；压敏薄膜以聚合物静电纺丝薄膜碳化得到的碳纳米纤维结构作为导电骨架，通过浸涂的方式将纤维状一维纳米材料填充在碳纳米纤维之间构成复合柔性薄膜；在保证电极与敏感薄膜稳定接触后将整个器件进行封装固定，且上下柔性电极各留出一侧粘接引线，用于外接工作电压以及输出信号的测量。
2.根据权利要求1所述的一种基于碳化静电纺丝纤维的柔性电阻式压力传感器，其特征在于：聚合物静电纺丝薄膜纳米纤维在碳化前进行预氧化处理，预氧化处理在230～280℃空气气氛下进行，使聚合物纤维内部线性长分子链结构发生环化、交联，形成具有热稳定性的梯形大分子结构，聚合物纤维在后续热处理过程中不出现熔融现象。
3.根据权利要求2所述的一种基于碳化静电纺丝纤维的柔性电阻式压力传感器，其特征在于：预氧化处理后，使聚合物静电纺丝薄膜纳米纤维在700～900℃氮气气氛下高温碳化，脱去非碳原子，得到碳网络导电骨架，然后将其与纤维状一维纳米材料通过浸涂法复合，实现聚合物材料穿插在导电纳米碳纤维之间构成的稳定导电网络，同时进一步提高薄膜可变的导电通路数量。
4.根据权利要求1所述的一种基于碳化静电纺丝纤维的柔性电阻式压力传感器，其特征在于：复合柔性薄膜包括导电的碳纳米纤维以及不导电的纤维状一维纳米材料，通过调节加入的纤维状一维纳米材料的量来调节器件工作性能。
5.根据权利要求1所述的一种基于碳化静电纺丝纤维的柔性电阻式压力传感器，其特征在于：在传感器受到外加压力后，复合柔性薄膜内部发生形变，碳纳米纤维之间的接触位点增多、复合柔性薄膜表面与柔性电极之间的有效导电通路也随之增加，从而导致器件的电阻显著减小；当压力撤去后，由于碳纳米纤维自身的机械性能以及纤维状一维纳米材料的弹性，器件迅速恢复，电阻值还原。
6.根据权利要求1所述的一种基于碳化静电纺丝纤维的柔性电阻式压力传感器，其特征在于：器件柔性电极为在柔性衬底层上蒸镀或印刷的金属平面电极，其材料为铝、铜、银或金；并且/或者柔性衬底层选自聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酯乙二醇酯材料其中一种。
7.根据权利要求1所述的一种基于碳化静电纺丝纤维的柔性电阻式压力传感器，其特征在于：聚合物静电纺丝薄膜静电纺丝的原材料选自聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚乙烯吡咯烷酮、木质素材料中的一种或者两种以上材料所组成的复合材料。
8.根据权利要求1所述的一种基于碳化静电纺丝纤维的柔性电阻式压力传感器，其特征在于：纤维状一维纳米材料选自细菌纤维素、丝素蛋白、纳米纤维晶其中一种。
9.根据权利要求1所述的一种基于碳化静电纺丝纤维的柔性电阻式压力传感器，其特征在于：整个器件封装方法选用聚氨酯胶带、聚酰亚胺胶带、聚乙烯胶带其中一种进行密封固定。
10.权利要求1至9任意一项所述的一种基于碳化静电纺丝纤维的柔性电阻式压力传感器的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)裁剪长宽为2～3cm、厚度为100～300um的柔性衬底层薄膜，经过超纯水、无水乙醇超声清洗后并干燥；
(2)将导电银浆通过丝网印刷技术在柔性衬底层薄膜上印刷一层长方形银电极，干燥后在电极一侧用银浆粘接引线，作为上下柔性电极；
(3)称取1～1.2g的聚丙烯腈粉末，溶解于8.8～9g的N,N-二甲基甲酰胺溶液中，35～50℃水浴条件下磁力搅拌8～12h，配置出质量分数为10～12wt％的纺丝前驱液；
(4)将纺丝前驱液装入注射器中，设置静电纺丝电压18～20kV，针尖收集器距离12～15cm，推进泵推速8～12uL/min，环境温度为40～50℃，通过铝箔接收纺丝纤维，纺丝2～4h得到宏观表现为白色的纺丝薄膜；
(5)得到的薄膜放入干燥箱中烘干一段时间，使残留的有机溶剂充分挥发；
(6)将纺丝薄膜从铝箔上揭下，并采用两片钛网夹持放入管式炉中进行热处理；在空气气氛下升温至230～280℃保持1～3h进行预氧化，得到表面呈棕黄色的薄膜；
(7)预氧化阶段结束后持续通入氮气作为保护气体，然后保持2～3℃/min的升温速率缓慢升温至700～900℃，持续2～3h进行碳化，随后随炉冷却，得到纯黑色的碳纤维薄膜；
(8)配置质量分数为0.3～0.5wt％的细菌纤维素水分散液，将碳纤维薄膜浸泡在其中保持30～60min，取出后重复浸泡2～3次，将薄膜放置在40～50℃加热台上烘干多余水分，得到压敏薄膜；
(9)将得到的压敏薄膜与印刷银电极紧密贴合，并用胶带进行密封固定，最终得到基于碳化静电纺丝纤维的柔性电阻式压力传感器。
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