[发明专利]一种基于果胶/黄原胶共混膜的柔性温度传感器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种柔性温度传感器及其制备方法。该温度传感器是以果胶薄膜作为温敏材料，加以黄原胶改善膜的柔性和提高其响应度；PDMS作为上下两层的柔性透明衬底；其电极采用溅射法制备，电触电可由碳带或铜箔引出。本发明提供的果胶/黄原胶共混膜温度传感器具有结构简单，灵敏度高，柔性且生物相容性好，在电子皮肤和人体温度测量等领域有非常好的应用，且原料易获取，可用于大规模生产。

技术领域

本发明属于传感器领域，具体涉及一种基于果胶/黄原胶共混膜的柔性温度传感器及其制备方法。

背景技术

近年来，由于可穿戴电子皮肤应用的巨大潜力，有效检测与特定环境或生物物种相关的各种刺激的柔性传感器已被广泛研究，因此发展柔性化和微型化的新型电子皮肤传感器对人体的健康、环境动态的实时监测具有重要的科学意义。目前世界各地的许多研究小组正在给假肢开发灵活的电子皮肤，该电子皮肤可以帮助复制我们人类的感官能力。人工的热敏感皮肤是自然界最敏感的热探测器，它可以帮助假肢和机器人的四肢检测温度的微小变化，让假肢感受温暖。当探测器靠近温度的时候，现有的柔性传感器可以识别小于十分之一摄氏度的温度变化，不过该传感器只能识别5℃以下的温度。其他的一些传感器虽然比较灵活柔软，可以在更广的温度范围内工作，但是很多时候敏感度不高，响应时间过长，而且制备工艺繁琐，原料不易获取，制备的柔性传感器不可生物降解，且不透明，不适合用于人体温度检测。因此，有必要开发一种灵敏度高，响应快速，透明，柔软性强，生物相容性好且可精确测量人体温度的温度传感器。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中温度传感器的灵敏度和生物相容性问题，提供一种基于果胶/黄原胶共混膜的柔性温度传感器及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于果胶/黄原胶共混膜的柔性温度传感器，包括：第一柔性衬底层、柔性温敏层、电极层和第二柔性衬底层，所述第一柔性衬底层、柔性温敏层、电极层和第二柔性衬底层从上往下依次排列，所述柔性温敏层为果胶与黄原胶共混膜。

作为本发明的一个优选的实施例，所述第一柔性衬底层和第二柔性衬底层的材质相同，为PDMS、硅胶、聚乙酸乙烯酯或聚酰亚胺中的任意一种所构成的薄膜。

上述技术方案的制备方法，包括步骤：

(1)将果胶粉末溶于80℃的去离子水中，并以800rpm的速度搅拌，直到得到均一的果胶溶胶；

(2)在所述果胶溶胶中，加入黄原胶和增塑剂，以1000rpm的速度搅拌形成均一的共混体系溶液；

(3)将氯化钙溶液滴加到所述共混体系溶液中，以1200rpm的速度搅拌形成均一的混合体系溶胶；

(4)将所述混合体系溶胶在真空箱中进行除泡处理；

(5)将经除泡处理后的混合体系溶胶转移到模具聚四氟乙烯板中，真空干燥，得到果胶与黄原胶共混膜；

(6)将所述果胶与黄原胶共混膜放置于衬底上，采用溅射法制备Ag电极，用金属导线引出电极，形成电极层，再在所述电极层上，加设一层衬底，最终制得果胶与黄原胶温度传感器。

作为本发明的一个优选的实施例，步骤(1)中所述果胶溶胶的浓度为2％w/v。

作为本发明的一个优选的实施例，步骤(2)中所述黄原胶的浓度为0.3％w/v。

作为本发明的一个优选的实施例，步骤(2)中所述增塑剂为丙三醇，用量为0.6mL。

作为本发明的一个优选的实施例，步骤(3)中所述氯化钙溶液的配置方法为：在温度为80℃的去离子水中配置32mM的氯化钙溶液，其中，R＝[Ca²⁺]/2[COO^-]＝1，所述氯化钙溶液的滴加方法为滴定法。