[发明专利]一种柔性的石墨烯压力与温度复合传感器

说明书

本发明属于压力和温度检测技术领域，具体涉及一种柔性的石墨烯压力与温度复合传感器，包括石墨烯敏感层、第一柔性基板、第二柔性基板、第一类叉指形硬化图案层、第二类叉指形硬化图案层、第一复合电极、第二复合电极、互连组件，所述第一类叉指形硬化图案层设置在石墨烯敏感层的上方，所述第二类叉指形硬化图案层设置在石墨烯敏感层的下方，所述第一柔性基板设置在第一类叉指形硬化图案层的上方，所述第二柔性基板设置在第二类叉指形硬化图案层的下方。本发明的结构与已有基础结构相比，优化了设计、减少规格种类，有效地提高了结构的通用性、灵敏性、准确性和稳定性。本发明用于压力和温度的检测。

技术领域

本发明属于压力和温度检测技术领域，具体涉及一种柔性的石墨烯压力与温度复合传感器。

背景技术

目前市场上出售的各种小型的家用生命体征检查设备往往功能比较单一，当需要做一些常规检查时，比如：体温测量、脉搏次数测量，不得不同时购买几种检测设备，这既增加了购买生命体征检查设备所支付的费用，也使得在检查时需要不断的更换检测设备，令检测过程非常繁琐。另外，上述生命体征检查设备在检查完成后都需要取下来，不适合长期携带，因此不能实时监测使用者的身体状况，无法满足一些特殊人群的需要。例如，在疾病发生前期，人们往往未能及时发现而错过了最佳治疗时期。同时，患有慢性病或者重大疾病的患者通常不能实时了解自身健康状况，也无法知道日常生活习惯及环境因素对疾病产生的影响，因此不能主动管理自身健康。随着柔性电子技术的发展,人们对可穿戴设备的需求日益增长,可穿戴柔性电子器件的研究与发展越来越受到社会的关注。柔性压力和温度传感器广泛应用于柔性电子器件,可用来检测人体的生理活动,包括较大幅度的肢体弯曲、发声、脉搏的跳动和体温的监测,广泛应用于电子皮肤、可穿戴设备、环境监测、工业机器人等领域。

在检测人体的健康状况通常不能以一项生理指标来确定，需要对人体的体温、心率、脉搏、血压、血糖等做到综合检测。目前应用较为广泛的石墨烯柔性传感器在混合刺激的情况下无法实现准确地确定每个刺激的类型和强度，没办法真正为用户提供准确的信息。

目前市面上的传感器大多都是由硬质材料制成，弯曲性和恢复性都比较差，较难实现柔性化，不适合可穿戴设备柔性化发展。申请号为：CN20170055532.9的发明专利申请中公开一种分离柔性温度压力传感器元件温度压力响应的方法，此方法是基于差动式温度压力传感器的双电桥系统。采用的解耦方式是利用后端电路的处理方法，并没有从传感器结构的本质解决温度压力的双重耦合刺激。

对于石墨烯传感器，现如今大多石墨烯传感器都可准确的测出一种刺激的响应，但是很难对多种刺激的复合，并且分别准确测得每个刺激做出响应，除了可以采用以上的后端电路加入电桥法，还可以利用传感器本身的结构来解决这一问题。申请号为：CN202010277704.9的发明专利申请中公开一种高温石墨烯压力/温度一体化传感器，虽然从结构上对温度压力进行了解耦，但是传感器采用的材料为刚性材料，很难实现对微小压力温度的响应。

发明内容

针对上述现有的传感器较难实现柔性化、很难实现对微小压力温度响应的技术问题，本发明提供了一种响应速度快、灵敏度高、通用性强的柔性的石墨烯压力与温度复合传感器。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种柔性的石墨烯压力与温度复合传感器，包括石墨烯敏感层、第一柔性基板、第二柔性基板、第一类叉指形硬化图案层、第二类叉指形硬化图案层、第一复合电极、第二复合电极、互连组件，所述第一类叉指形硬化图案层设置在石墨烯敏感层的上方，所述第二类叉指形硬化图案层设置在石墨烯敏感层的下方，所述第一柔性基板设置在第一类叉指形硬化图案层的上方，所述第二柔性基板设置在第二类叉指形硬化图案层的下方，所述第一复合电极、第二复合电极分别设置在石墨烯敏感层的两侧，所述第一复合电极、第二复合电极均与石墨烯敏感层连接，所述第一复合电极、第二复合电极分别通过互连组件连接有外部检测装置。

所述石墨烯敏感层包括上层氮化硼层、中层石墨烯层和下层氮化硼层，所述中层石墨烯层设置在上层氮化硼层与下层氮化硼层之间。