對相關的應用的交叉引用

此申請要求對2015年8月28日提出的美國臨時專利申請?zhí)?2/211,630號的優(yōu)先權，其全部內容通過引用方式結合在本文中。

關于聯(lián)邦政府贊助的研究或發(fā)展的聲明

本發(fā)明是用政府支持的，由國家自然科學基金頒發(fā)的美國國家科學基金會獎項eccs1307831和iip-1451056。政府在本發(fā)明中有某些權利。

背景技術：

本發(fā)明涉及壓力傳感領域中的傳感裝置，尤其針對應用在醫(yī)療設備、可穿戴設備和類似的柔性薄膜傳感器中的壓力傳感。

現(xiàn)有技術

基于封裝液滴的壓力傳感器是眾所周知的，如在us9,170,166基于液滴的電容式壓力傳感器中所披露。在該專利中，電解質液滴被放在被疏水修飾的電極表面。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是薄膜壓力傳感器，裝置相同，并包含其制作和使用方法。本發(fā)明范例傳感器包括其中定義結構腔、結構包括分割腔室和外部環(huán)境的頂層膜。頂層膜包括朝向腔室的第一個導電膜表面。該傳感器還包括在腔室內的的一層傳感材料，這層傳感材料接觸第一個膜的導電表面。傳感材料可任選地固體，液體或一種復合材料。在各種案例中傳感材料包括離子材料等復合水凝膠基質，和像三氰基甲基1-乙基-3-甲基咪唑的離子液體。

在一些案例中，這個范例的傳感器的最上層還包括第一導電層和至少部分的第一導電層，為第一個膜提供導電表面。在進一步案例中的第一導電層包括，例如氧化銦錫或石墨烯。其它案例中，第一導電層提供導電表面中至少一部分存在電極圖案，例如以提供在層中的一對電極。

在一些案例中的這個范例的傳感器，結構進一步包括︰中間層加入到頂部圖層，中間層其中定義了腔室的尺寸。在這些案例中，一些腔室進一步包括底層，使中間層處于頂層和底層之間。在一些這些案例中，底層進一步包括橫跨腔室，其導電表面朝向第一個膜的導電表面。在這些案例中，底部層進一步包括第二導電層，第二導電層至少一部分導電，提供了底層的導電表面。在更多的案例中包括底層第二個膜，底層是分割腔室和外部環(huán)境之間的結構。

本發(fā)明的另一種范例傳感器由三層組成：基底層、傳感材料層(包括離子材料)和接觸傳感材料層的導電材料層。在這些案例中一些導電材料帶有電極圖案，形成兩個電絕緣的部分提供兩個單獨的頂層電極。在其他案例中，導電的材料層處于基底層和傳感的材料層，或傳感材料層處于基底層和導電的材料層之間。

然而本發(fā)明的另一種范例傳感器包含：一層導電的材料，以及接觸導電的材料層的傳感材料層(包含離子材料)。在一些案例中傳感材料層包括多個由離子材料進行圖層的導電線，且在這些案例，導電線包括導電織物。在其他案例中，傳感材料層包括涂附了離子材料的導電帶。

本發(fā)明的另一個范例傳感器包括柔性的結構，其中定義腔室，腔室兩側的兩個面對面的對立各有大約相同的表面積，中間由中間層相間隔形成腔室，至少一個表面導電。這個范例的傳感器還包括的腔，其中傳感材料(包括離子材料)是接觸導電表面的傳感材料。在這些案例的一些離子材料包括液體，并在這些案例的一些傳感器還包括利用固定樁結構、表面改性用來保持傳感材料在腔室內的位置。進一步，一些案例包括腔室兩側的導電層是分開的，并且存在電極圖案電極圖案。

本發(fā)明一種范例方法包括提供包括在導電表面上形成第一個導電面，第二層是讓離子材料附于這個導電面上，形成傳感層。在各種案例中形成傳感材料包括與通過光引發(fā)聚合的的聚合物離子液體混合材料，離子液體比如如1-乙基-3-甲基咪唑三氰基甲基。傳感材料還可以包括浸漬離子液體的多孔結構的材料。這些多孔結構材料可以包括微結構聚合物基質、空心海綿、織物或紙。

案例中的各種實施方案中有一種包括一個基底層，上面有一個中間層形成的空腔。這個結構中至少一部分表面到店。在這些案例中的一些方法還包括︰在中間層形成一個頂層，有些頂層材料也包含導電層，這第二個柔性導電層面對第一個導電層。

附圖說明

圖1是一個根據(jù)本發(fā)明的傳感器案例的范例剖視圖。

圖2是圖1的底部視圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明，另一個示范性案例顯示變形傳感器的剖視圖。

圖4是本發(fā)明各實施例的電氣原理圖。

圖5是一種形成一種傳感器，根據(jù)本發(fā)明的案例的范例的方法流程圖。

圖6-9是四個傳感器根據(jù)進一步范例體現(xiàn)本發(fā)明的剖視圖。

圖10是圖9的底部視圖的頂部圖層。

圖11-16是本發(fā)明根據(jù)進一步范例體現(xiàn)的六個更多傳感器的剖視圖。

具體實施方式

本發(fā)明公開高度敏感的、柔軟的薄膜壓力傳感器。本發(fā)明的傳感器包括離子材料和一個或多個電極，和作為傳感器變形響應施加的壓力，傳感器的電容變化是可測量的傳感器，兩個電極之間或單個傳感器的電極和電極形成的傳感器應用于表面之間。本發(fā)明的傳感器提供高度敏感的使用，例如，在各種新興的可穿戴和健康傳感應用。本發(fā)明的案例中的傳感器機械響應可高達500hz，響應時間小于1毫秒，比其他已知的柔性電容式傳感器響應時間快至少十倍。進一步指出，本發(fā)明的壓力傳感器也呈現(xiàn)出良好的機械穩(wěn)定性和機械響應。一些案例中，在傳感器內的材料本身就是透明的。

圖1和圖2分別顯示了本發(fā)明范例傳感器100的截面和底部視圖，圖2是圖1由1-1線截取的界面。該傳感器100包括結構105其中定義腔室110。而圖2所示的案例一般形狀為正方形，本發(fā)明的結構很容易將其作為圓或其他形狀，包括為了符合身體部分的自定義的形狀。圓形傳感器100范例直徑在1毫米至6毫米，如2毫米，3毫米、4毫米和5毫米的范圍內，但也可以根據(jù)應用場合大于或小于這些直徑。這些相同的長度也適用于方形和矩形傳感器100的邊的長度。110腔或者包含一個或多個通氣口115，如圖1所示，但是也能實現(xiàn)完全密封從外部環(huán)境。115通氣口可以在一些案例中提高靈敏度，但密封腔內110可能對于某些特別應用，如使用在水之下，植入體內，或在潮濕的環(huán)境中。其他傳感器墻體是向外部開放的，或向一側缺少腔，以下將詳細描述。

結構105包括第一膜120組成的一種柔性和電絕緣材料置于腔110和外部環(huán)境的結構之間105。該材料可以光學透明(可選)。在各種案例中結構105和120膜形成的相同的材料。范例的材料建造結構105和(或)膜120包括玻璃、通過化學氣相沉積sio2、聚合物、avatrel、bcbppa(苯并環(huán)丁烯)、硅橡膠(pdms)、聚酰亞胺、塑料、su-8膠、聚甲基丙烯酸甲酯、以及雙面膠。范例120膜厚度的范圍從75μm到175μm，例如100μm、125μm和150μm，但可以根據(jù)各種實施方案需求調整側范圍，使得膜更薄或更厚。

120膜還包括導電表面125面對著110腔。導電表面125可以多種方式實現(xiàn)，例如通過提供電傳導活性表面或柔性和導電的材料，如薄膜的銦錫氧化物(ito)，形成一側膜120面對腔110層。在膜220包括本征態(tài)聚苯胺，例如，220膜的表面可通過質子摻雜激活材料的不同氧化態(tài)實現(xiàn)導電。在示例中的圖1導電表面125，相反，由提供超出110腔的尺寸(如圖2為一個虛線方框所示)提供電接觸(未顯示)110腔外的導電層130。在其他案例中的導電層130是同腔110，例如當延結構105整體成型。導電層130可以是光學透明的(可選)。

可提供一個導電層130其他范例材料包括金屬如黃金、鋁、銅、銀，和等等，及其合金、液態(tài)金屬汞、鎵合金等導電的金屬和、納米結構(比如單原子層導體、納米管、納米顆粒和納米線)和非金屬顆粒(如炭黑、石墨烯、碳納米管、碳富勒烯的氧化鋅納米線、氧化銦、鍺硅、砷化鎵等)，和薄膜的導電化合物ito的一個例子。某些有機導電材料也適合，比如像聚(3，4-ethylenedioxythiophene)、聚苯乙烯磺酸鹽(pedot:pss)、聚苯胺(pani)和poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl)(p3ht)導電聚合物)。也可以使用這些材料的組合。

傳感器100進一步包括一層傳感材料135110腔內和在物理和電氣接觸導電表面膜120125。傳感材料135需要高度導電，產(chǎn)生界面電容，和擁有足夠的機械強度，以確保結構的穩(wěn)定性。傳感材料135也可以選擇是光學透明的。因此，傳感材料135包括在一些案例中是離子材料。此處，用離子材料定義為固體、液體或復合材料能夠提供離子電導體。離子液體是一種形式的一種離子材料和此處定義為液體狀態(tài)的鹽。離子液體是有別于鹽的水溶液。鹽的水溶液也是在液態(tài)離子材料的例子。離子聚合物是一種離子材料，可以存在于液體或固體相一個例子。離子聚合物被定義為聚合物，在其分子的結構中包含共價鍵和離子鍵。離子聚合物可以是有機或無機。

另一種固體離子材料都是離子的復合材料，是帶有內部空襲的基體材料，由離子材料處理后具有例子導電性。一些聚合物材料由有機材料包括聚合物如聚乙二醇(peg)凝膠、二氟化聚偏氟乙烯(pvdf)、poly(vinylidenefluoride-hexafluoropropylene)(聚偏氟乙烯-六氟丙烯)和nafion組成。另一種合適的基質材料是如瓊脂凝膠吸收的水凝膠。這種離子復合材料用于范例液體是三氰基甲基1-乙基-3-甲基咪唑離子液體，可以在一些案例中，提供18mscm^-1電導率。這種離子液體由于可以忽略不計的蒸氣壓適用于目前的應用中。

離子復合材料中使用其他合適的基質材料包括多孔結構的材料，如微結構聚合物矩陣、空心海綿、紡織品和紙。在某些情況下，如與織物和紙張可通過毛細作用將離子液體涂在表面。泡沫和紙張可以浸沾離子材料。聚合物凝膠本身可以制作成一種泡沫。在一些案例中，離子的聚合物可以通過靜電紡形成織物。常見的面料(如，棉、尼龍等)也可浸涂液離子材料。

在操作中，壓力應用于傳感器100使結構105、膜120和傳感材料135變形。膜120和導電表面125、135與和傳感材料135之間的界面變形影響的電容傳感器100的測量。更具體地說，詞發(fā)明中傳感器的雙電層(edl)界面電容形成地方與傳感材料135與導電面125的接觸界面。這樣導電表面125和使離子傳感材料135表面累計有納米距離的雙電層。這個雙電層可產(chǎn)生超高的單位面積電容。利用離子材料作為傳感材料135可以提供達5.4μf/cm²單位面積電容，是已知的最高全固態(tài)電容傳感器之間。因此，體現(xiàn)產(chǎn)量3.1nfkpa^-1超高機械電容靈敏度，比傳動固態(tài)傳感器大三個數(shù)量級。

在進一步體現(xiàn)結構105進一步包括第二層140一般平行于膜120，第二層140覆蓋110，腔和一些這些案例中的第二層還包括膜140。當腔110以這種方式被覆蓋時，110腔可以被認為是完全密封或通過一個通氣口115到外部環(huán)境中打開。在各種案例中，結構第二層140120膜材料相同的形成。第二層140選擇還包括導電表面145面對110腔。像導電表面125，可由活化的表面或柔性和導電的材料，如那些適合導電表面125，在第二層140面對110腔形成一層導電表面145。在進一步的案例中，下面，討論第二層140不包括導電表面145作為第二電極，相反，在一個單一形成兩個電極層(見圖11)。

在圖1的示例導電表面145提供超出110腔的尺寸提供第二次電氣接觸(未顯示)110腔外的導電層150。在其他案例中的導電層150是同110，導電層可以大于腔室尺寸，也可以小于腔室尺寸。如結構整體形成105，也適用于導電表面125。在這些案例中，可把導電線通過通氣口115延長到110腔外，實現(xiàn)電學導通。在包括第二層140這些案例中，傳感材料135不作第二層140，接觸或導電表面145100傳感器處于變形狀態(tài)，當外部壓力足夠大的時候，傳感器的形變就足以大到上下膜表面可以接觸上。

在一些案例中，第二層140是比膜120更硬，例如被較厚或正在由一個不同的、剛性更強的材料組成。在進一步案例中，傳感材料135處于第二個膜140上，而不是膜120上，傳感器300的圖3所示。圖3也說明了根據(jù)外部負載超出閾值，膜120，和(可選)整個傳感器100機械變形，然后傳感材料135和對面的導電表面125之間發(fā)生接觸。雙電層(edl)接觸而形成的界面電容可以以電子方式檢測。隨著外部負荷上升，接觸面積增大，這就增加了edl的電容。在給定溫度下，該電容與接觸面積是正比例關系。根據(jù)gouy-chapman-stern模型，此電化學界面可以簡單地建模為電容的元素，并因此，整個設備的設置可以被視為edl(cedl)可變電容器串聯(lián)定制電容和定值電阻元素。圖4中所示的等效電路圖。

一些案例中，該傳感器100，其中包括第二層140，以及分割兩層膜的中間間隔層。在這些案例中，中間層155包括定義110腔的尺寸，而中間層155厚度定義腔110的厚度。中間層155，或兩個膜120以及第二層140，可以使相同材料，也可以是不同材料。

100范例傳感器可以包括兩個75μm厚的聚乙烯對苯二甲酸膜帶有100nm厚ito層。之間分離的提供的中間層110。兩個ito層定義腔110在此體現(xiàn)有4毫米直徑，30μm間距高度。這種結構體現(xiàn)的特點是壓力的敏感性為在低于8kpa范圍內為1.5nf/kpa。另一種范例傳感器的相同的結構和尺寸，其1毫米直徑腔110，壓力靈敏度是0.018nf/kpa。傳感器100腔擁有較小的直徑110，但具有更大檢測范圍(高達750kpa)，而傳感腔室直徑6毫米的可以檢測到的較低的壓力范圍為1kpa-13kpa。此外，動態(tài)范圍也可以通過調整高度的腔110調整傳感器最小壓力閾值范圍。比如腔高170μm的樣品的動態(tài)范圍是11kpa-18kpa，75μm高度壓力動態(tài)為1kpa-13kpa。簡單地說，傳感器100的靈敏度和動態(tài)范圍可根據(jù)應用場合進行調整。

圖5是流程圖的范例制造方法500本發(fā)明的表示形式。在510一步提供了底層。任何合適的結構材料上面提到的可以常規(guī)形成底部層。在一些案例中，結構的材料是預先做好。在各種案例中底層是大約1毫米至20毫米厚，雖然不限制此范圍。在這些案例中，底層合適用材料沉積，沉積可以通過濺射，化學氣相沉積、自旋涂料、絲網(wǎng)印刷等方法形成圖樣。

在可選步驟520中使底層材料具有導電性，例如通過活化表面或沉積導電層，像ito，一側的底部圖層?？梢詧D案化導電層，以覆蓋面積擬小于或同腔，尺寸延或面積大于需要覆蓋的尺寸的腔，并在這些情況下可以進一步圖案化。導電層可以形成任何合適的材料，上面提到的可以由傳統(tǒng)模式技術，如沉積之后進行光刻腐蝕。在不包括步520這些案例中，后來在方法500提供了另一導電表面。

步驟530在襯底上形成了一個帶孔徑的中間層。這些案例中，步530可以通過切割得到，貼在襯底上。切割可以由模具切割或激光切割等。在這些案例中，該傳感器包括一個通氣口，片的表面可以包括一槽。若要一次使多個傳感器，可以在這一層中生成多個孔。在這些案例中在510步驟中提供的底層是足夠表面積以容納多個傳感器和導電層。

方法500進一步包括，步530后,一步驟540的內孔徑的中間層底部層上形成一種傳感材料。傳感材料可以形成任何上述的合適材料。下面提供一些具體的例子：在形成的空腔內放上可光聚合的離子導電液體，然后光照原位聚合，形成離子傳感材料。

具體描述傳感材料的制作方法。將聚乙二醇二丙烯酸酯預聚體溶液中范例(pegda，mw＝575gmol^-1)單體、光引發(fā)劑(pi)的2-羥基-2-甲基苯丙酮(hompp)和一種離子液體混合并涂附于孔徑內，然后將材料曝光(比如紫外線輻射)，材料進行光聚合反應，形成離子復合水凝膠。這紫外交聯(lián)凝膠基質是能夠形成高空間分辨率(亞微米級)的微觀結構。凝膠聚合物網(wǎng)絡可以通過紫外線照射(例如，在365nm，12mw/cm^-2)20秒，從而激發(fā)hompp生成自由基的使聚合丙烯酸酯端和離子液體的混合物進行聚合。因此，可以形成一個柔性和透明的離子導電聚合物。

離子復合膜的界面電氣屬性取決于包括水凝膠復合材料的混合比的因素(即，基體材料離子液體比其中)和尺寸的薄膜層。離子液體的相對量確定整體電導率，也同樣直接影響界面的edl電容。另外，edl電容可以受膜厚不同而產(chǎn)生影響。

這種離子復合材料的edl電容隨電信號的頻率變化而變化。比如離子液比率25wt％時，隨著頻率的增加從20赫茲到1千赫，單位面積電容下降從3.4μf/cm^-2到0.2μf/cm^-2。相比較而言，離子液體比率67％，電容僅減少57％，從6.1μf/cm^-2到2.6μf/cm^-2。此外，在相同的激勵頻率為20赫茲情況下，改變離子液體的比例從25％到67wt％會導致界面電容明顯增加從3.4μf厘米^-2到6.1μf厘米^-2。

一般來說，較高的離子液體比例導致更大的界面電容，靈敏度敏度更高。然而，離子液體的過高比例也會導致彈性模量太低，膜結構機械結構不穩(wěn)定。因此，一些案例中采用一種水凝膠復合離子液體比例的50％；這一比率產(chǎn)生一個適當?shù)钠胶獾臋C械強度、電導率和edl電容，具體而言，這種比例在20赫茲情況下?lián)碛邢鄬^高的edl電容的5.4μf/cm^-2。并且擁有穩(wěn)定的彈性模量(2.72mpa^-2)。

相比起混合比例，膜厚對電容的影響相對比較小。在20赫茲，改變膜厚度從10μm到100μm，電容增加5.7％。

在進一步案例中的方法500，方法500還包括一個可選的步驟550的中間層上形成頂部圖層。正如討論進一步下面，在一些案例中傳感器缺乏這一層，使腔內保持打開狀態(tài)，并且在這些實例中省略這一步。在案例中，其中包括步550頂部圖層可以提供作為一張合適的材料，如用于底部和/或中間層，并加入到空腔形成的中間層中孔徑附上傳感材料的中間層材料相同。在一些案例中，550步還可以選擇包含之前加入中間層最上面一層，這樣導電表面面對敏感材料在型腔上的頂部圖層一側形成導電表面。導電表面可以形成所述步驟520，如通過活化表面或在頂部圖層上沉積導電薄膜的方法。這些案例中，不包括步520可以改為包括形成導電表面上的頂部圖層一側作為步550的一部分。

加工方法的一些步驟可以被組合或重新排列。例如，底部層和中間層可以是一體成型的成型板(如通過模塑或壓花)。此后，傳感材料可以形成這些洞穴中形成步540。

在步驟520和550中形成導電層可以包括利用柔性電極材料如石墨烯、碳納米管和pedot:pss為進一步改進界面電容。尤其是，pet薄膜可以作為步510底層和可以涂有石墨烯在520的一步。這種基于石墨烯的設備可以表現(xiàn)出比采用ito更好的電容值。

進一步案例所示的圖6-9的剖視圖。圖6說明了兩個傳感材料135可以選擇性地包含圓頂形狀，傳感材料135不需要同腔110相同尺寸。在500方法的案例，可以在步540形成圓頂。雖然圓頂在圖6中的示例只是觸及頂部圖層，在其他案例中圓頂是小于腔的厚度。圖6的體現(xiàn)也可以用來說明，在一些案例中所示，可以扭轉的傳感和導電材料在結構中的位置。在圖6中，例如，圓頂由液態(tài)金屬如汞。

圖7中所示的體現(xiàn)結合穹頂相同的材料層上形成一層傳感材料。圖8中所示的體現(xiàn)說明了傳感的材料，在一些案例中，可以在多個支柱，錐形，球冠形，等各種形式在墻內形成一個陣列，如正方形或正六邊形陣列。這類數(shù)組可以結合層傳感材料類似于圖7。

圖9和10，分別顯示，傳感器900剖視圖和內側底部視圖的頂部圖層905及其表面。這體現(xiàn)在導電層910(類似于圖1層150)圖案，和在此示例中圖案化，形成一套交錯的平行線或電極梳齒920。在繪圖中，兩個獨立交叉梳齒920對在一層電極上提供兩個電極。梳齒920在一些案例中可以提供更大的敏感性。

圖11顯示了另一個范例傳感器體現(xiàn)本發(fā)明的剖視圖。在圖11的傳感器1100傳感材料包括液滴1110，如離子液體或鹽溶液。像傳感器900圖9和10，傳感器1100只包括一個導電層1120但那層1120分為兩個電絕緣部分1130，1140提供兩個電極，來進一步說明這一點上文所作第二電極層是可選中所有先前描述的案例中，由于單個圖層可以提供兩個電極。這體現(xiàn)在導電層1130有電極圖樣，以提供電絕緣間隙1150。1110液滴接觸部分1130，1140和1150。

1100傳感器可以選擇還包括定位樁1160保持液滴1110的文職。此實例中的定位樁1160包括結構的材料，矩形截面和延長垂直于平面繪圖的一個凸起。定位樁1130可選跨越腔110的整個寬度。在方法中500，或兩個步驟510和550可以包括形成錨定位樁1160作為成形頂部和底部的圖層的一部分。仍然其它案例中定位樁1160可不是物理的突出物而是通過化學修飾表面形成。

圖12顯示了另一個體現(xiàn)本發(fā)明的范例傳感器剖視圖。圖12的傳感器1200包括打開一側腔110。110腔的深度大于135傳感材料厚度，在其他案例中110腔的深度和厚度的傳感材料135則大致相同。

圖13顯示了又一個體現(xiàn)本發(fā)明的范例傳感器剖視圖。傳感器1300只由一層導電的材料層1310，基底層1320，和傳感的材料層1330三層集組成。在說明的案例中導電的材料層1310是夾在基底層1320和傳感材料層1330之間。在500的方法，這種結構可通過省略步驟為530人及550，舉個例子。在其他案例中傳感材料層1330可以在1320基底層和導電的材料層1310之間。基底層1320可以包括任何在體現(xiàn)上述結構層的合適材料。

一些案例中的1300傳感器可以應用于導電表面。1300傳感器的傳感材料層1330一邊接觸導體表面形成閉合傳感電路。根據(jù)圖4，在此范例中兩個電極分別為傳感器1300的電極1330以及被測導體表面。因此，1300傳感器可以應用于金屬和導電聚合物的表面，以及具有導電性的人類和動物的皮膚及其他組織。傳感材料層1330和它所依附的表面之間的接觸面積可以在外力作用下改變。

圖14顯示了又一個體現(xiàn)本發(fā)明范例傳感器的剖視圖。1400傳感器是類似于傳感器100的圖1和2的除了腔110在此體現(xiàn)完全填滿的傳感材料135。在這些案例中的一些傳感材料135包括離子的復合材料，一種多孔結構的材料作為基體材料，如微結構聚合物基質、空心海綿、織物或紙。

圖15和16顯示兩個額外的范例傳感器實施方案。1500和1600是本發(fā)明的剖視圖。柔性的導電層1510、1610提供一個電極和代替結構材料在頂部和/或底部做結構支持。傳感材料1520、1620，導電層1510、1610是另一側導電層。

圖15體現(xiàn)的傳感材料1520，包括多個由離子材料1540涂附的鍍膜導電線1530。1530在一些案例可為織物。1530也可由靜電紡直接形成。應用于傳感器1500的負載將形成結構變形，改變1510與1540之間的接觸區(qū)域，這將最后轉化為電容變化。

傳感材料1620，在圖16的體現(xiàn)包括導電膠帶或其他薄的導電襯底1630涂上單面或雙面涂離子的材料1640。圖16也說明各種實施方案中柔性導電層1510、1610自身可以包括一個粗糙的表面，接觸傳感材料1520、1620以提供更大的表面積。應用于傳感器1600的負載將使結構變形。涂層1640和導電層1610的接觸面積改變，從而轉化為電容變化。

本發(fā)明還包括如上所述的消費電子裝置，即智能手表，增強現(xiàn)實眼鏡和定制指尖安裝觸覺傳感器，每一個都包括一個或多個傳感器。對于這種類型的人機界面的重要的設計方面包括了靈活性以適合在彎曲和變形體表面并進行調整以針對目標的接觸壓力范圍內的合適靈敏度的能力。例如，在20×10×0.2mm³的整體尺寸下傳感器擁有和3.1nfkpa^-1的靈敏度以及1kpa-5kpa之間的檢測范圍。把該器件集成到一個智能手表上的可以檢測出橈骨動脈的血壓波形。同樣，傳感器可以安裝在增強現(xiàn)實眼鏡上進行傳感。此外，用2×3陣列的像素的指尖式傳感器中，在2.3毫米的一個空間分辨率已經(jīng)被用來分辨表面結構，例如讀取如盲文字母。

另外，本發(fā)明的傳感器提供前所未有的高電容值(10μfcm^-2量級)和設備的靈敏度(高達3.1nfkpa^-1)，這增加了器件的信噪比，使他們能夠在搞噪聲環(huán)境下表現(xiàn)良好，例如，用來檢測在水中或潮濕的環(huán)境壓力變化。

在本申請中所使用的術語“裝置”意在引用112(f)，其僅僅作為對連接物的限定，并非是對整個權利要求的限制，權利要求中不含有術語“裝置“則應當理解為排除在112(f)之外。其中所使用的術語“頂”和“底”，以及“第一”和“第二”僅作為任意標注來彼此區(qū)分不同的層。

上述實施例僅是對本發(fā)明的說明。本領域一般技術人員依賴于本發(fā)明實施例及附圖的記載所作出的修飾、方法和結構的改進是顯而易見的，這些變更和改進均屬于本發(fā)明所保護的范圍。因此應當理解，說明書和附圖并非是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明并不受到實施例所記載的方案的限制。