[发明专利]基于离子热电材料的柔性温度传感器及其制备方法

说明书

本发明公开了基于离子热电材料的柔性温度传感器及其制备方法。本发明的传感器由上至下依次包括上电信号采集层、上电极层、电解质层、下电极层、下电信号采集层、柔性基底。电解质层整体为矩形平板，平板上下两面为对称的沟槽结构，上电极层和下电极层的一面分别附着在电解质层的上、下两面，并具有与电解质层对应的沟槽结构。上电信号采集层和下电信号采集层分别附着在上电极层和下电极层的一另面，下电信号采集层的引脚位于柔性基底上，上电信号采集层的引脚延伸至柔性基底上。本发明具有能够被动工作、能耗低的特点，并具有柔性可弯曲特点。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种基于离子热电材料的柔性温度传感器，及其该温度传感器的制备方法。

背景技术

鉴于温度传感器可以测量物体的温度，广泛应用于人类生活的各个方面。随着技术的进步，柔性温度传感器有望通过可穿戴的方式实时获取人体的体温信号，被认为在医学监测、生理健康传感、人机交互等各个方面有重要的应用潜力。

柔性温度传感器具有可弯曲，体积小，轻便的特点而备受关注。传统的温度传感器，大多基于无机材料制备而成，可穿戴设备领域的使用上有很大局限性。当前的柔性温度传感器，受限于柔性材料、结构的限制，在测量灵敏度、能耗控制上都存在问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种基于离子热电材料的柔性温度传感器，能够在无外界供电的情况下对被测物体的温度进行监测。

本发明由上至下依次包括上电信号采集层、上电极层、电解质层、下电极层、下电信号采集层、柔性基底。

所述的电解质层整体为矩形平板，平板上下两面为对称的沟槽结构，多条平行布置的沟槽贯通平板的两个侧边。

上电极层的一面和下电极层的一面分别附着在电解质层的上、下两面，并具有与电解质层对应的沟槽结构。

上电信号采集层包括上层整体部分和上电信号采集引脚，下电信号采集层包括下层整体部分和下电信号采集引脚，上层整体部分和下层整体部分分别附着在上电极层的另一面和下电极层的一另面；下电信号采集引脚位于柔性基底上，上电信号采集引脚由上层整体部分延伸至柔性基底上，并与下电信号采集引脚相隔断。

进一步，电解质层平板的厚度H为0.1～2mm，沟槽的宽度l为0.5～3μm，深度h为0.3～2μm；相邻两条沟槽的间距s为0.5～3μm。

进一步，所述的上电信号采集层和下电信号采集层的厚度为0.1～0.5μm。

本发明的另一个目的是提供该柔性温度传感器的制备方法。

该制备方法具体是：

步骤(1).制备电解质层：

(1-1).将固态聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物加入N,N-二甲基甲酰胺水溶液中充分溶解，形成溶解液；

(1-2).将溶解液在60～80℃的水浴环境中恒温磁力搅拌6～10小时，然后加入1-乙基,3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐离子液体，搅拌均匀，形成电解质溶液

(1-3).在真空环境下，将电解质溶液静置到凝胶状态，形成电解质凝胶；

(1-4).将电解质凝胶通过模具挤压成上下两面具有沟槽的平板；在惰性气体环境中干燥，形成具有沟槽结构的电解质层；

步骤(2).制备电极溶液：

(2-1).将固态聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物加入N,N-二甲基甲酰胺水溶液中充分溶解，形成溶解液；

(2-2).将溶解液在60～80℃的水浴环境中恒温磁力搅拌6～10小时，获得含量均一的配置溶液；然后加入碳纳米管和氧化石墨烯，形成均质的电极溶液；

步骤(3).制备电极层：