[发明专利]一种柔性温度传感器及制备方法

说明书

本发明公开了一种柔性温度传感器及制备方法。该柔性温度传感器包括：第一可降解弹性基底、第二可降解弹性基底及柔性阻变温敏电极层；所述柔性阻变温敏电极层设置在所述第一可降解弹性基底以及所述第二可降解弹性基底中间；所述柔性阻变温敏电极层包括可降解蛇形导线、可降解叉指结构薄膜电极以及导电颗粒掺杂型AIDCN薄膜；所述导电颗粒掺杂型AIDCN薄膜覆盖在所述可降解叉指结构薄膜电极表面。本发明以导电颗粒掺杂型AIDCN薄膜作为感温介质，非连续的导电颗粒是温度变化时产生电阻变化的关键，当温度发生变化时，n型半导体AIDCN薄膜中的导电颗粒之间距离发生变化，链状导通电路的电阻率随之改变，表现为随温度变化的电阻率发生变化。

技术领域

本发明涉及柔性感温电子器件领域，特别是涉及一种柔性温度传感器及制备方法

背景技术

目前常用手来感知曲面温度，即费力又繁琐。采用RFID标签可以无线实时监控温度，但是标签制作材料通常是不可食用的金属，甚至可能是有毒的，而且标签制作成本较高。目前产品化的刚性温度传感器主要有四种，分别是电阻式温度检测器、热电偶、热敏电阻器以及具有数字和模拟接口的集成电路传感器。这四类温度传感器多半采用硅基制造技术，但硅基制造技术所需的设备昂贵、生产规模易受限制，而且环境污染大。此外，由于金属和半导体材料硬度高，不适合用曲面感温测量领域，且存在制备工序复杂、造价昂贵、信号处理复杂、工艺要求高等诸多问题。目前，典型温度传感器关键技术主要垄断在全球少数几家大公司手中。开发低成本、可贴附、可穿戴、便携式、可折叠等柔性器件备受国内外研究者广泛关注，并逐渐成为当前重要的前沿研究领域。寻找低成本、可贴附、污染少且能够实时感知曲面温度的新型温度传感器，是世界范围的全新课题，也是科学研究、环境监测、日常生活和智能可穿戴设备等研究领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种低成本、低功耗、能够实时感知曲面温度的柔性温度传感器及制备方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种柔性温度传感器，包括：第一可降解弹性基底、第二可降解弹性基底及柔性阻变温敏电极层；所述柔性阻变温敏电极层设置在所述第一可降解弹性基底以及所述第二可降解弹性基底中间；所述柔性阻变温敏电极层包括可降解蛇形导线、可降解叉指结构薄膜电极以及导电颗粒掺杂型AIDCN薄膜；所述导电颗粒掺杂型AIDCN薄膜覆盖在所述可降解叉指结构薄膜电极表面。

可选的，所述第一可降解弹性基底和所述第二可降解弹体基底均包括生物可降解弹性体以及钝化膜；所述钝化膜覆盖在所述生物可降解弹性体表面；所述钝化膜为二氧化硅薄膜、氧化锆薄膜、氮化硅薄膜、碳化硅薄膜、氧化铝薄膜、氮化硼薄膜或二氧化钛薄膜。

可选的，所述生物可降解弹性体的厚度为0.5-250μm，所述钝化膜的厚度为0.05-2μm；所述可降解蛇形导线的宽度为5-20μm；所述可降解蛇形导线和可降解叉指结构薄膜电极的厚度范围为0.1-1μm；所述导电颗粒掺杂型AIDCN薄膜的厚度为0.01-20μm。

可选的，所述生物可降解弹性体为聚乳酸生物弹性体、聚乙交酯生物弹性体、聚氨酯生物弹性体、网络型聚酯生物弹性体、聚羟基烷基酸酯生物弹性体、聚醚酯生物弹性体、聚肽生物弹性体或聚原酸酯生物弹性体。

可选的，所述可降解蛇形导线和可降解叉指结构薄膜电极的材料为金属镁、金属铁、金属锌、锌基合金或镁基合金。

可选的，所述导电颗粒掺杂型AIDCN薄膜的导电颗粒为炭黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、石墨、金属粉末、金属氧化物或金属纤维。

可选的，所述第一可降解弹性基底、所述第二可降解弹体基底以及所述柔性阻变温敏电极层的层叠结构侧面设置有聚二甲基硅氧烷封装层。

一种柔性温度传感器的制备方法，所述方法包括：