[发明专利]温敏凝胶、温敏传感器及其制备方法

说明书

本发明提供一种温敏凝胶的制备方法，包括将液态金属、N‑异丙基丙烯酰胺及其衍生物、交联剂、引发剂分散于介质中，制得混合液；使混合液在载体上形成预制体，并进行第一固化处理。温敏凝胶能够响应外部温度的变化，并在外部温度达到预设温度Tsubgt;2/subgt;时，使分散于第一聚合物内的液态金属在连续相和分散相之间切换。所制得的温敏凝胶具有负温度效应，能在外部温度达到预设温度Tsubgt;2/subgt;时实现导电；由于液态金属具有良好的导电性能和传热性能，使得温敏凝胶具有较高的灵敏度。本发明还提供由该制备方法制得的温敏凝胶、温敏传感器及其制备方法。

技术领域

本发明涉及柔性电子技术领域，特别是涉及一种温敏凝胶、温敏传感器及其制备方法。

背景技术

柔性温度传感器应用于电子皮肤、机器人传感器、环境安全和人体健康的温度测量领域，通常要求其具有操作简单、质量轻巧、生物兼容、高灵敏性和高柔韧性等特点。

传统的柔性温度传感器的制备方法通常采用磁控溅射、微机电系统(MEMS)、物理气相沉积(PVD)等技术在柔性衬底上沉积金属薄膜，制作出柔性电阻型温度传感器。但是以上操作工艺比较复杂，制备成本较高，不利于大规模生产，且所制备的柔性温度传感器虽然能自然贴合在皮肤表面，但其灵敏度较差、生物兼容性也不好。

发明内容

鉴于此，有必要针对上述技术问题提供一种温敏凝胶、温敏传感器及其制备方法，所述制备方法较为简单，所涉步骤较少，且制得的温敏凝胶和温敏传感器具有较高的灵敏度和较好的生物兼容性。

根据本发明的一个方面，提供一种温敏凝胶的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

将液态金属、第一单体、交联剂、引发剂分散于介质中，制得混合液；以及

将所述混合液在载体上形成预制体，并对所述预制体进行第一固化处理，制得所述温敏凝胶，

其中，所述温敏凝胶包括第一聚合物，所述第一聚合物为所述第一单体聚合得到的温敏高分子材料，所述第一聚合物的临界相变温度为T₁，且所述第一聚合物具有三维网络状结构，所述液态金属及所述介质分散于所述三维网络状结构中；

所述温敏凝胶能够响应外部温度的变化，并在外部温度达到预设温度T₂时，使分散于所述第一聚合物内的所述液态金属在连续相和分散相之间切换，且T₂＞T₁。

根据本发明的另一个方面，提供一种温敏凝胶，所述温敏凝胶包括第一聚合物、液态金属以及介质，所述第一聚合物为所述第一单体聚合得到的温敏高分子材料，所述第一聚合物的临界相变温度为T₁，且所述第一聚合物具有三维网络状结构，所述液态金属以及所述介质分散于所述三维网络状结构中；

所述温敏凝胶能够响应外部温度的变化，并在外部温度达到预设温度T₂时，使分散于所述第一聚合物内的所述液态金属在连续相和分散相之间切换；T₂＞T₁。

根据本发明的另一个方面，提供一种温敏传感器的制备方法，包括如下步骤：

提供衬底，将上述任一项所述的温敏凝胶固定于所述衬底上；

提供导电浆料和报警元件，使所述报警元件通过所述导电浆料于第二固化温度下形成的导线与所述温敏凝胶电连接，制得所述温敏传感器。

根据本发明的另一个方面，提供一种温敏传感器，所述温敏传感器由上述任一项所述温敏传感器的制备方法制备而成，所述温敏传感器包括所述报警元件、导线以及所述温敏凝胶，所述导线由所述导电浆料经过所述第二固化处理而成，所述温敏凝胶通过所述导线与所述报警元件电连接，所述温敏凝胶能够响应外部温度的变化并通断与所述报警元件的电连接，进而在外部温度达到预设温度T₂时能够使所述报警元件发出报警信号。