[发明专利]一种基于薄膜热电器件供电的压力传感系统及其制备方法

权利要求书

1.一种基于薄膜热电器件供电的压力传感系统的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)热电器件的制备

将预处理后的衬底上依次沉积碲化铋薄膜、碲化锑薄膜和铜薄膜，制得薄膜器件；在所述薄膜器件的热端封装BN/PDMS复合物，在所述薄膜器件的正面除热端之外的区域封装PDMS，在所述薄膜器件的背面冷端封装水凝胶，制得所述热电器件；

(2)压力传感器的制备

在微圆锥型PDMS薄膜材料上依次沉积钛薄膜、银薄膜，制得微圆锥型复合导电薄膜材料，之后将所述微圆锥型复合导电薄膜材料面对面组装后封装，制得所述压力传感器；

(3)自供电压力传感系统的集成

将所述热电器件与压力传感器集成后，利用具有高输出电压的热电器件贴于热源发电，并供电压力传感器，得到自供电的压力传感系统。

2.根据权利要求1所述的压力传感系统的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述衬底采用如下方法进行预处理，具体为：将衬底依次浸泡于洗洁精水、去离子水、乙醇、丙酮中进行超声后，烘干，得到预处理后的衬底；

所述衬底为聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的压力传感系统的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，采用磁控溅射工艺进行所述碲化铋薄膜、碲化锑薄膜和铜薄膜的沉积，所述碲化铋薄膜、碲化锑薄膜的厚度均为3-5μm，铜薄膜的厚度为5-8μm。

4.根据权利要求1所述的压力传感系统的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述BN/PDMS复合物采用如下方法制得：

将BN粉末加入PDMS液体中，经搅拌、超声处理后，得到均一的BN/PDMS悬浮液；将所述BN/PDMS悬浮液进行干燥后，得到所述BN/PDMS复合物。

5.根据权利要求4所述的压力传感系统的制备方法，其特征在于，所述BN/PDMS复合物中BN的含量为10-30wt.％，所述BN/PDMS复合物中BN的粒径为15-30μm。

6.根据权利要求1所述的压力传感系统的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，在所述薄膜器件的热端封装BN/PDMS复合物的厚度为350-450μm，在所述薄膜器件的正面除热端之外的区域封装PDMS的厚度为2-4μm；在所述薄膜器件的背面冷端封装水凝胶时，先将厚度为0.5-1mm的水凝胶相变材料涂覆在透气纤维布上，再贴于所述薄膜器件的背面冷端。

7.根据权利要求1所述的压力传感系统的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述微圆锥型PDMS薄膜材料采用如下方法制得，具体为：在预处理后的铜片上进行雕刻形成倒立的微圆锥结构，之后将液体PDMS旋涂在铜片的倒立微圆锥结构表面上，干燥后获得微圆锥PDMS薄膜材料，再将所述的微圆锥PDMS薄膜材料贴到基底上，即得所述微圆锥型PDMS薄膜材料。

8.根据权利要求7所述的压力传感系统的制备方法，其特征在于，所述铜片采用如下方法进行预处理，

具体为：将铜片依次浸泡于洗洁精水、去离子水、乙醇、丙酮中进行超声后，烘干，得到预处理后的铜片；

采用激光雕刻在所述铜片上雕刻形成所述倒立的微圆锥结构，所述倒立的微圆锥结构的直径为15-30μm；

旋涂PDMS液体后，进行所述干燥的温度为80-100℃；

所述基底为聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯的任意一种。

9.根据权利要求1所述的压力传感系统的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，采用磁控溅射工艺在所述微圆锥型PDMS薄膜材料表面依次沉积钛薄膜、银薄膜的沉积，所述微圆锥型PDMS薄膜材料的厚度为250-350μm，所述钛薄膜的厚度为10-15nm，所述银薄膜的厚度为50-200nm；

步骤(3)中，所述热电器件与压力传感器集成，具体是将所述热电器件的正负极两端与所述压力传感器上下两面电极串联连接后，将所述热电器件贴于热源建立温差发电，供电所述压力传感器，得到自供电的压力传感系统。

10.根据权利要求1-9任一项所述方法制得的压力传感系统。