CN115931186A - 一种梯度多层柔性压阻传感器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种梯度多层柔性压阻传感器及其制备方法，包括共面金属电极，以及设置在其上的复合材料敏感层，复合材料敏感层包括自上而下依次堆叠的多层复合材料膜，复合材料膜的材料为碳纳米管聚二甲基硅氧烷，并且各复合材料膜中的碳纳米管的比重自上而下依次递减；所述共面金属电极与最上层的复合材料膜之间的各复合材料膜均包括两个间隔设置的复合材料片形成拱门结构，共面金属电极上形成有两个电极，最下层复合材料膜的两个复合材料片分别位于共面金属电极的两个电极上。所述多层复合材料膜具有比重梯度，同时实现电阻、模量及粗糙度梯度变化，该压阻传感器不仅兼具高的灵敏度和宽的响应范围以及良好的线性度，还具有结构简单、制备简便等特点。

Description

一种梯度多层柔性压阻传感器及其制备方法

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，具体为一种梯度多层柔性压阻传感器及其制备方法。

背景技术

柔性可穿戴压力传感器具有生物相容性、可拉伸性、透明性、可穿戴性等优点，在电子皮肤、智能机器人、运动传感等领域具有广阔的应用前景。根据传感机理不同，柔性可穿戴压力传感器分为压阻传感器、电容传感器、压电传感器和摩擦电传感器，其中压阻式传感器因结构简单，易于制备等特点而得到了广泛的关注和快速的发展。

大多现有的柔性压阻传感器往往可在较小的压力范围内表现出高的灵敏度，但其压力传感范围较小，线性度差。因此，亟需提出一种能兼具高灵敏度、宽传感范围、好线性度的压阻传感器设计策略。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种梯度多层柔性压阻传感器，包括多层多梯度碳纳米管聚二甲基硅氧烷复合材料、金属电极和聚合物保护层，该压阻传感器柔韧性好、量程大、灵敏度高、线性度好、压阻重复性好且能耐久使用。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种梯度多层柔性压阻传感器，包括共面金属电极，以及设置在其上的复合材料敏感层，复合材料敏感层包括自上而下依次堆叠的多层复合材料膜，复合材料膜的材料为碳纳米管聚二甲基硅氧烷，并且各复合材料膜中的碳纳米管的比重自上而下依次递减；

所述共面金属电极1与最上层的复合材料膜之间的各复合材料膜均包括两个间隔的复合材料片，共面金属电极层1上形成有两个电极，最下层复合材料膜的两个复合材料片分别位于共面金属电极1的两个电极上。

优选的，所述碳纳米管聚二甲基硅氧烷复合材料层为单壁碳纳米管或多壁碳纳米管的其中一种或两种的混合物，或经改性后掺杂于聚二甲基硅氧烷中的导电聚合物。

优选的，所述复合材料敏感层中复合材料膜的层数为3-10层。

优选的，所述复合材料膜的厚度为50μm～500μm，并且各层的复合材料膜的厚度相同。

优选的，所述共面金属电极1包括柔性基底，以及沉积在其一侧的两个电极。

优选的，所述电极厚度为1μm～5μm。

优选的，所述共面金属电极1的底部和最上层的复合材料膜的顶部分别设置有聚合物保护层。

优选的，所述复合材料膜中碳纳米管的比重为0.5wt％-10wt％。

一种梯度多层柔性压阻传感器的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、将液态碳聚二甲基硅氧烷均匀涂布于模具上，固化形成柔性基底；

步骤2、在柔性基底上沉积形成两个电极，得到共面金属电极；

步骤3、将碳纳米管粉末分散于有机溶剂中，得到碳纳米管分散液；

步骤4、在碳纳米管分散液加入聚二甲基硅氧烷预聚体，充分搅拌后去除有机溶剂，得到碳纳米管聚二甲基硅氧烷预聚体的混合溶液；

步骤5、在混合溶液中加入固化剂后，将混合溶液涂布于模具上，固化形成复合材料膜；

步骤6、重复3-5步骤，制备多种碳纳米管比重不同的复合材料膜；

步骤7、按照碳纳米管比重递增原则，将各复合材料膜自下而上依次堆叠并结合，并将结合后的多层CNT/PDMS复合材料膜裁分为两个复合材料组，将碳纳米管比重最大CNT/PDMS复合材料膜结合在两个复合材料组的顶面，得到复合材料敏感层；

步骤8、将复合材料敏感层与共面金属电极进行封装，得到梯度多层柔性压阻传感器。

10.根据权利要求9所述的一种梯度多层柔性压阻传感器的制备方法，其特征在于，步骤5的混合溶液中所述聚二甲基硅氧烷预聚体与固化剂的质量比为(5-10):1。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的一种梯度多层柔性压阻传感器，包括柔性基底、共面电极以及设置在其上的拱门结构多层复合材料膜，通过改变复合材料中碳纳米管的含量，复合材料膜中的碳纳米管的比重自上而下依次递减，从而改变复合材料电阻、模量及粗糙度，同时实现电阻、模量和粗糙度梯度变化。通过在金属电极上施加电压，对该柔性压阻器件施加压力，CNT/PDMS复合材料层间和层内在不同压力阶段发生变形，变形分别引起层与层之间以及复合材料层内部的碳纳米管相互接触，创造了更多的导电通路，导致电阻的降低和电流的增加，从而将压力信号转变为电流信号实现压力传感性能。模量梯度可有效调控应力传递，软层先变形，硬层后变形，有助于提高压力传感范围和线性度；导电梯度可有效调控变形过程中的电子传递，影响导电通路激活顺序，有助于提高灵敏度和线性度。多层结构中层与层之间粗糙微结构一方面增加了层间接触电阻，提高敏感材料的初始电阻，另一方面有助于引起局部应力集中，导致层间接触面积的显著变化，提高灵敏度；此外，多层结构可缓解敏感材料的整体应力集中，将应力分散在每一层，有助于提升线性度和传感范围多梯度结构和多层结构对提高传感器灵敏度、传感范围、线性度具有复合效应。最后，拱门式结构和共面电极可有效调控电流方向，使电流依次通过高电阻层、低电阻层、高电阻层，将梯度多层敏感材料的性能优势进一步提升。

附图说明

图1为本发明梯度多层柔性压阻传感器的剖面图；

图2为本发明梯度多层柔性压阻传感器的结构示意图；

图3为不同浓度CNT/PDMS复合材料电阻曲线图，随着CNT含量增大，复合材料电阻降低；

图4为不同浓度CNT/PDMS复合材料模量曲线图，随着CNT含量增大，复合材料模量增大；

图5为不同浓度CNT/PDMS复合材料粗糙度曲线图，随着CNT含量增大，复合材料粗糙度增大；

图6为本发明梯度多层柔性压阻传感器的电阻变化率与应力的关系图；

图7为对比例柔性CNT/PDMS单层压阻传感器的电阻变化率与应力的关系图；

图8为对比例柔性CNT/PDMS多层压阻传感器的电阻变化率与应力的关系图。

图中，1、共面金属电极，2、第一复合材料膜，3、第二复合材料膜，4、第三复合材料膜。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

参阅图1和2，一种梯度多层柔性压阻传感器，包括共面金属电极1，以及设置在其上的复合材料敏感层，复合材料敏感层包括自上而下依次叠置的多层复合材料膜，复合材料膜的材料为共面碳纳米管聚二甲基硅氧烷，并且各复合材料膜中的碳纳米管的比重自上而下依次递减；

所述共面金属电极1与最上层的复合材料膜之间的各复合材料膜均包括两个间隔设置的复合材料片，共面金属电极层1上形成有两个电极，最下层复合材料膜的两个复合材料片分别位于共面金属电极1的两个电极上，形成拱门型结构。

所述共面金属电极1包括柔性基底，以及沉积在其一侧的两个电极，所述柔性基底为碳聚二甲基硅氧烷。金属电极为金、银、铜、铝或者铂。

所述碳纳米管聚二甲基硅氧烷中的碳纳米管为单壁碳纳米管或多壁碳纳米管的其中一种或两种的混合物，或经改性后掺杂于聚二甲基硅氧烷中的导电聚合物。

所述敏感层中复合材料膜的层数为3-10层，优选为3层，所述复合材料膜的厚度为50μm～500μm，并且各层的复合材料膜的厚度相同。

所述共面金属电极1的底部和最上层的复合材料膜的顶部分别设置有聚合物保护层，对梯度多层柔性压阻传感器形成保护，所述聚合物保护层由橡胶类聚合物、聚烯烃类聚合物或树脂类聚合物构成。

本发明提供的一种梯度多层柔性压阻传感器，包括柔性基底以及设置在其上的多层复合材料膜，复合材料膜中的碳纳米管的比重自上而下依次递减，实现电阻梯度变换及模量梯度变化，通过在金属电极上施加电压，对该柔性压阻器件施加压力，多层复合材料膜之间接触面积发生改变，从而增加电流通路，实现通过电流或电阻变化反映出外部压力的变化，敏感层将压力信号转变为电阻信号进行输出实现压力传感特性。

下面对本发明提供的上述一种梯度多层柔性压阻传感器的制备方法进行详细的阐述，包括以下步骤：

步骤1、将液态碳聚二甲基硅氧烷(PDMS)均匀涂布于模具上，固化形成柔性基底；

步骤2、在柔性基底上覆盖模板并沉积金属形成两个电极，得到共面金属电极；

步骤3、将碳纳米管粉末分散于有机溶剂中，得到稳定的碳纳米管分散液；

所述有机溶剂为氯仿、异丙醇、THF、N-甲基吡咯烷酮中至少一种。

所述碳纳米管粉末分散于有机溶剂的方法如下：

将碳纳米管粉末与有机溶剂超声分散3-8h，所述有机分散液浓度为1～3mg/ml。

步骤4、在碳纳米管分散液加入聚二甲基硅氧烷预聚体，充分搅拌后去除有机溶剂，得到碳纳米管/聚二甲基硅氧烷预聚体的混合溶液；

具体的，采用磁力搅拌器充分搅拌3h后，采用水浴加热的方式将混合溶液加热至50-80℃，并持续搅拌1-3h蒸发去除有机溶剂。

步骤5、在混合溶液中加入固化剂后，将混合溶液涂布于模具上，固化形成CNT/PDMS复合材料膜；

所述固化剂为稀释剂与聚二甲基硅氧烷固化剂的混合液，制备方法如下：

按照一定的比例称取稀释剂与聚二甲基硅氧烷固化剂混合，用磁力搅拌器充分搅拌3h；

所述稀释剂为正己烷、环己烷至少一种，且稀释剂与PDMS体积比为3:1。

所述混合溶液中聚二甲基硅氧烷与聚二甲基硅氧烷固化剂的质量比为(5-10):1。

所述CNT/PDMS复合材料固化温度为80-100℃，时间为1-3h。

所述模具为平面玻璃或各型号砂纸。

步骤6、重复3-5步骤，制备多种不同CNT/PDMS复合材料膜，并且各CNT/PDMS复合材料中碳纳米管的比重不同。

所述CNT/PDMS复合材料膜中碳纳米管的比重为0.5wt％-10wt％。

步骤7、将碳纳米管比重最大CNT/PDMS复合材料膜以外的CNT/PDMS复合材料膜按照碳纳米管的比重自上而下依次堆叠并通过硅胶结合，并将结合后的多层CNT/PDMS复合材料膜裁分为两个复合材料组，将碳纳米管比重最大CNT/PDMS复合材料膜通过硅胶结合在两个复合材料组的顶面，得到复合材料敏感层。

步骤8、将复合材料敏感层与共面金属电极进行封装，并在所述共面金属电极1的底部和最上层的复合材料膜的顶部分别设置有聚合物保护层，得到梯度多层柔性压阻传感器。

具体的，将银胶涂抹在电极表面，将电极宽边与敏感层宽边对齐，利用银胶使电极和敏感层能紧密结合，并用PU胶带对电极和敏感层上下贴合，实现封装。

上述方法制备的梯度多层柔性压阻传感器，复合材料单层膜内的隧穿效应，复合材料中碳纳米管之间未相互搭接，但是距离小到电子有一定概率穿越势垒，从而使层间导电，其电阻与碳纳米管之间的距离有关；复合材料单层膜之间的隧穿效应。多层结构层间间距过大，电子不能穿越势垒，但随着应力增大，层间距离减小，电子有一定概率隧穿，形成遂穿电流，形成导电通路；复合材料自身的压阻效应。CNT/PDMS复合材料受到应力时，复合材料中碳纳米管相互搭接，从而复合材料自身的电阻会发生变化。

实施例1

一种梯度多层柔性压阻传感器的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将配置好的PDMS溶液刮涂在光滑玻璃板上，抽真空后置于平板加热机上进行加热固化，得到PDMS电极基底层；

步骤2：在聚酰胺片材上刻出宽为10mm，长为4mm，间距2mm的对称矩形图案，覆盖于在成型的PDMS片材表面，采用磁控溅射法在表面沉积金属层，金属层厚度为1μm，得到共面电极层；

步骤3：根据复合材料预定比重，称取一定量的碳纳米管粉末，将碳纳米管粉末分散于有机溶剂中，得到稳定的碳纳米管分散液；

步骤4：在碳纳米管分散液加入聚二甲基硅氧烷预聚体，用磁力搅拌器充分搅拌3h，加热溶液并持续搅拌3h以去除有机溶剂；

步骤5：按照一定的比例称取稀释剂与聚二甲基硅氧烷固化剂混合，用磁力搅拌器充分搅拌3h；

步骤6：在碳纳米管/聚二甲基硅氧烷预聚体中加入稀释剂/固化剂溶液，涂布于模具上，放置到平板加热器固化形成CNT/PDMS复合材料；

所述聚二甲基硅氧烷预聚体与二甲基硅氧烷固化剂的质量比为5：1。

步骤7：重复步骤3-步骤6，共制得三种碳纳米管比重不同的CNT/PDMS复合材料片材，分别为第一层复合材料膜2、第二层复合材料膜3和第三层复合材料膜4。

步骤8：将第一层复合材料膜及第二层复合材料膜分别裁至两片宽为10mm，长为4mm大小的矩形片材，将第三层复合材料膜裁至长、宽皆为10mm的片材。并将第一层两片复合材料片材宽边分别与第二层两片片材宽边对齐，再将第三层复合材料片材的两个宽边分别与上述两片一、二层片材对齐堆叠并用硅胶粘结，确保三层复合材料片层能紧密贴合形成敏感层，并且三层复合材料中的炭纳米管的比重依次递减。

步骤9：将银胶涂抹在电极表面，将电极宽边与敏感层宽边对齐，利用银胶使电极和敏感层能紧密结合，并用PU胶带对电极和敏感层上下贴合，实现封装。

实施例2

该实施例与实施例不同之处在于步骤6-8，其余步骤均相同，具体如下：

步骤6：在碳纳米管/聚二甲基硅氧烷预聚体中加入稀释剂/固化剂溶液，涂布于模具上，放置到平板加热器固化形成CNT/PDMS复合材料；

所述聚二甲基硅氧烷预聚体与二甲基硅氧烷固化剂的质量比为8：1。

步骤7：重复步骤3-步骤6，共制得5种碳纳米管比重不同的CNT/PDMS复合材料片材；

步骤8：将碳纳米管比重依次递增的四层CNT/PDMS复合材料分别裁至两片宽为10mm，长为4mm大小的矩形片材，然后将8片CNT/PDMS复合材料分为相同的两组，按照碳纳米管比重依次递增的原则，将四片CNT/PDMS复合材料自下而上依次堆叠并用硅胶粘结形成复合材料组，最后将碳纳米管比重最大的CNT/PDMS复合材料粘接在两个复合材料组的最上层，形成复合材料敏感层。

实施例3

该实施例与实施例不同之处在于步骤6-8，其余步骤均相同，具体如下：

步骤6：在碳纳米管/聚二甲基硅氧烷预聚体中加入稀释剂/固化剂溶液，涂布于模具上，放置到平板加热器固化形成CNT/PDMS复合材料；

所述聚二甲基硅氧烷预聚体与二甲基硅氧烷固化剂的质量比为10：1。

步骤7：重复步骤3-步骤6，共制得10种碳纳米管比重不同的CNT/PDMS复合材料片材；

步骤8：将碳纳米管比重依次递增的8层CNT/PDMS复合材料分别裁至两片宽为10mm，长为4mm大小的矩形片材，然后将16片CNT/PDMS复合材料分为相同的两组，按照碳纳米管比重依次递增的原则，将8片CNT/PDMS复合材料自下而上依次堆叠并用硅胶粘结形成复合材料组，最后将碳纳米管比重最大的CNT/PDMS复合材料粘接在两个复合材料组的最上层，形成复合材料敏感层。

实施例4

一种梯度多层柔性压阻传感器的制备方法，包括以下步骤：

S1、共面金属电极的制备

S1.1、量取1g PDMS预聚体和0.1g固化剂均匀搅拌，在0.1的真空环境下放置30min以去除气泡，得到聚二甲基硅氧烷溶液，倒置在玻璃板上，静置5min自动流平，再于80℃下干燥3h，剥离得到PDMS薄膜；

S1.2、在PDMS薄膜上放置掩模板，利用磁控溅射镀5um厚银膜，等到共面电极。

S2、CNT/PDMS复合导电膜的制备：

S2.1、称取30mg多壁碳纳米管与60ml异丙醇混合，磁力搅拌1h，再超声分散4-6h，得到分散性较好的碳纳米管分散液，再加入1g二甲基硅氧烷预聚体，磁力搅拌3h后，在80℃下搅拌蒸发3h以去除异丙醇，得到CNT/聚二甲基硅氧烷预聚体溶液；

S2.2、称取0.1g聚二甲基硅氧烷固化剂与5ml正己烷混合，磁力搅拌3h；

S2.3、CNT/聚二甲基硅氧烷预聚体溶液和正己烷/聚二甲基硅氧烷固化剂溶液混合搅拌，涂布于100×100mm玻璃模板上，在80℃下固化3h成型得到3wt％CNT/PDMS复合材料；

S2.4、称取50mg多壁碳纳米管与100ml异丙醇混合，重复步骤S2.1-S2.3，得到5wt％CNT/PDMS复合材料；

S2.5、称取70mg多壁碳纳米管与140ml异丙醇混合，重复步骤S2.1-S2.3，得到7wt％CNT/PDMS复合材料；

S2.5、将步骤S2.3及步骤S2.4制备的CNT/PDMS复合材料分别裁至两片宽为10mm，长为4mm大小的矩形片材，将步骤S2.5制备的CNT/PDMS复合材料裁至长、宽皆为10mm的片材。并将步骤S2.3两片复合材料片材宽边分别与步骤S2.4两片片材宽边对齐，再将步骤S2.5复合材料片材的两个宽边分别与上述两片一、二层片材对齐堆叠，并用硅胶粘结，确保三层复合材料片层能紧密贴合形成敏感层。

S3、柔性压阻传感器件制备：

利用银胶将铜电极紧密结合在多层复合膜两侧，制备出电阻、模量及粗糙度梯度多层压阻传感器，用PU胶带来封装，制得基于梯度多层结构复合柔性压阻传感器。

S4、在电极两端接入导线，并将制作好的传感器用微小力压缩台测试，其电阻变化率随应变的变化关系如图6所示。

对比例1

一种单层压阻传感器的制备方法，包括以下步骤：

S1、共面金属电极的制备

S1.1、量取1g PDMS预聚体和0.1g固化剂均匀搅拌，在0.1的真空环境下放置30min以去除气泡，得到聚二甲基硅氧烷溶液，倒置在玻璃板上，静置5min自动流平，再于80℃下干燥3h，剥离，即可得到PDMS薄膜；

S1.2、在PDMS薄膜上放置掩模板，利用磁控溅射镀5um厚银膜，等到共面电极。

S2、CNT/PDMS复合导电膜的制备：

S2.1、称取30mg多壁碳纳米管与60ml异丙醇混合，磁力搅拌1h，再超声分散4-6h，得到分散性较好的碳纳米管分散液，再加入1g二甲基硅氧烷预聚体，磁力搅拌3h后，在80℃下搅拌蒸发3h以去除异丙醇，得到CNT/聚二甲基硅氧烷预聚体溶液；

S2.2、称取0.1g聚二甲基硅氧烷固化剂与5ml正己烷混合，磁力搅拌3h；

S2.3、CNT/聚二甲基硅氧烷预聚体溶液和正己烷/聚二甲基硅氧烷固化剂溶液混合搅拌，涂布于100×100mm玻璃模板上，在80℃下固化3h成型得到3wt％CNT/PDMS复合材料；

S2.4、将S2.3制备的CNT/PDMS复合材料裁至长、宽皆为10mm的片材。

S3、柔性压阻传感器件制备：利用银胶将铜电极紧密结合在复合膜两侧，制备出3wt％单层压阻传感器，用PU胶带来封装，制得单层柔性压阻传感器。

S4、在电极两端接入导线，并将制作好的传感器用微小力压缩台测试，其电阻变化率随应变的变化关系如图7所示。

对比例2

一种无梯度多层压阻传感器的制备方法，包括以下步骤：

S1、共面金属电极的制备

S1.1、量取1g PDMS预聚体和0.1g固化剂均匀搅拌，在0.1的真空环境下放置30min以去除气泡，得到聚二甲基硅氧烷溶液，倒置在玻璃板上，静置5min自动流平，再于80℃下干燥3h，剥离，即可得到PDMS薄膜；

S1.2、在PDMS薄膜上放置掩模板，利用磁控溅射镀5um厚银膜，等到共面电极。

S2、CNT/PDMS复合导电膜的制备：

S2.1、称取30mg多壁碳纳米管与60ml异丙醇混合，磁力搅拌1h，再超声分散4-6h，得到分散性较好的碳纳米管分散液，再加入1g二甲基硅氧烷预聚体，磁力搅拌3h后，在80℃下搅拌蒸发3h以去除异丙醇，得到CNT/聚二甲基硅氧烷预聚体溶液；

S2.2、称取0.1g聚二甲基硅氧烷固化剂与5ml正己烷混合，磁力搅拌3h；

S2.3、CNT/聚二甲基硅氧烷预聚体溶液和正己烷/聚二甲基硅氧烷固化剂溶液混合搅拌，涂布于100×100mm玻璃模板上，在80℃下固化3h成型得到3wt％CNT/PDMS复合材料；

S2.4、将S2.3制备的CNT/PDMS复合材料裁成四片宽为10mm，长为4mm大小的矩形片材；

S2.5、再将步骤S2.3制备的CNT/PDMS复合材料裁至长、宽皆为10mm的片材；

S2.6、并将步骤S2.4制备的其中两片复合材料片材作为第一层，其余两片片材作为第二层，将第一层片材宽边分别与第二层两片片材宽边对齐，再将步骤S2.5复合材料片材的两个宽边分别与上述两片一、二层片材对齐堆叠，并用硅胶粘结，确保三层复合材料片层能紧密贴合形成敏感层。

S3、柔性压阻传感器件制备：利用银胶将铜电极紧密结合在复合膜两侧，制备出电阻及模量梯度多层压阻传感器，用PU胶带来封装，制得基于无梯度多层结构复合柔性压阻传感器。

S4、在电极两端接入导线，并将制作好的传感器用微小力压缩台测试，其电阻变化率随应变的变化关系如图8所示。

实施例与对比例中器件各项数据对比结果如下：

	线性检测范围/KPa	<![CDATA[S/KPa<sup>-1</sup>]]>
			实施例4	0.003-120	14.93
对比例1	0.5-18	2.03
			对比例2	0.04-80	5.16

表中：S代表灵敏度，灵敏度计算公式如下：

综上，通过对比对比例1和对比例2，能发现多层结构的灵敏度、测量范围和线性度数值均高于单层结构的数值；

通过对比实施例4和对比例2，能发现梯度多层结构的灵敏度、测量范围和线性度数值均高于无梯度多层结构的数值，本方案综合性能更优。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种梯度多层柔性压阻传感器，其特征在于，包括共面金属电极，以及设置在其上的复合材料敏感层，复合材料敏感层包括自上而下依次堆叠的多层复合材料膜，复合材料膜的材料为碳纳米管聚二甲基硅氧烷，并且各复合材料膜中的碳纳米管的比重自上而下依次递减；

所述共面金属电极与最上层的复合材料膜之间的各复合材料膜均包括两个间隔的复合材料片，共面金属电极层上形成有两个电极，最下层复合材料膜的两个复合材料片分别位于共面金属电极的两个电极上。

2.根据权利要求1所述的一种梯度多层柔性压阻传感器，其特征在于，所述碳纳米管聚二甲基硅氧烷复合材料层为单壁碳纳米管或多壁碳纳米管的其中一种或两种的混合物，或经改性后掺杂于聚二甲基硅氧烷中的导电聚合物。

3.根据权利要求1所述的一种梯度多层柔性压阻传感器，其特征在于，所述复合材料敏感层中复合材料膜的层数为3-10层。

4.根据权利要求1所述的一种梯度多层柔性压阻传感器，其特征在于，所述复合材料膜的厚度为50μm～500μm，并且各层的复合材料膜的厚度相同。

5.根据权利要求1所述的一种梯度多层柔性压阻传感器，其特征在于，所述共面金属电极包括柔性基底，以及沉积在柔性基底一侧的两个电极。

6.根据权利要求1所述的一种梯度多层柔性压阻传感器，其特征在于，所述电极厚度为1μm～5μm。

7.根据权利要求1所述的一种梯度多层柔性压阻传感器，其特征在于，所述共面金属电极1的底部和最上层的复合材料膜的顶部分别设置有聚合物保护层。

8.根据权利要求1所述的一种梯度多层柔性压阻传感器，其特征在于，所述复合材料膜中碳纳米管的比重为0.5wt％-10wt％。

9.一种权利要求1-8任一项所述的一种梯度多层柔性压阻传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将液态碳聚二甲基硅氧烷均匀涂布于模具上，固化形成柔性基底；

步骤2、在柔性基底上沉积形成两个电极，得到共面金属电极；

步骤3、将碳纳米管粉末分散于有机溶剂中，得到碳纳米管分散液；

步骤4、在碳纳米管分散液加入聚二甲基硅氧烷预聚体，充分搅拌后去除有机溶剂，得到碳纳米管聚二甲基硅氧烷预聚体的混合溶液；

步骤5、在混合溶液中加入固化剂后，将混合溶液涂布于模具上，固化形成复合材料膜；

步骤6、重复3-5步骤，制备多种碳纳米管比重不同的复合材料膜；

步骤7、按照碳纳米管比重递增原则，将各复合材料膜自下而上依次堆叠并结合，并将结合后的多层CNT/PDMS复合材料膜裁分为两个复合材料组，将碳纳米管比重最大CNT/PDMS复合材料膜结合在两个复合材料组的顶面，得到复合材料敏感层；

步骤8、将复合材料敏感层与共面金属电极进行封装，得到梯度多层柔性压阻传感器。

10.根据权利要求9所述的一种梯度多层柔性压阻传感器的制备方法，其特征在于，步骤5的混合溶液中所述聚二甲基硅氧烷预聚体与固化剂的质量比为(5-10):1。

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