[发明专利]一种纤维型热电模块多区域识别器及其制备方法

说明书

本发明提供了一种纤维型热电模块多区域识别器及其制备方法。其中纤维型热电模块多区域识别器包括：呈阵列排布的多个纤维型热电模块，其中纤维型热电模块包括m个横向纤维型热电模块以及n个纵向纤维型热电模块，m、n分别为正整数；m个横向纤维型热电模块以及n个纵向纤维型热电模块的输出信号分别响应于周围探测区域的温度变化，从而根据m个横向纤维型热电模块以及n个纵向纤维型热电模块输出的m+n个输出信号确定出温度变化的一个或多个探测区域的位置，从而减少了输出信号的数量，可以实现大范围、大面积、不同区域的探测，提高了灵活性。

技术领域

本发明涉及热电模块领域，具体涉及一种纤维型热电模块多区域识别器及其制备方法。

背景技术

塞贝克效应是将热能转化成电能的效应。利用塞贝克效应可以制作热电模块，热电模块不仅可以将自然界或工业生产活动产生的各种热能直接转化为有价值的电能，还可以通过将热电模块集成制得多区域的位置探测器。

传统的热电模块通常采用无机热电材料，存在柔韧性差、含有毒重金属等缺陷，严重阻碍了其未来的应用。碳材料、有机聚合物、以及它们的复合材料是传统热电材料的可能替代品。当前的热电模块已经不再局限于块体材料，还可以使用薄膜、纤维等制备热电模块。

利用热电纤维制备的热电模块，已经具备了一定的温差发电的实际使用能力。除了用于实现温差发电，热电纤维还可以制备成位置探测装置。Ding等人利用湿法制备的连续p-n热电纤维组装了一个热电织物触控面板(Ding et al.,Nature Communications 11,(2020)，利用温差产生的电信号反映接触位点，通过多点信号实现文字显示的功能。然而，当前在位置探测领域，现有技术中对成阵列排布的探测位点进行探测时，使用的输出信号较多。例如对(m+1)×(n+1)个探测位点进行探测时(m、n分别为正整数)，需要((m+1)×(n+1))个输出信号或者(m+n+2)个输出信号。这导致也需要数量较多的探测器。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种减少输出信号数量的纤维型热电模块多区域识别器及其制备方法。

本发明一个进一步的目的是要利用有限的输出信号实现相应位点的探测。

特别地，本发明提供了一种纤维型热电模块多区域识别器，其包括：

呈阵列排布的多个纤维型热电模块，其中纤维型热电模块包括m个横向纤维型热电模块以及n个纵向纤维型热电模块，m、n分别为正整数；

m个横向纤维型热电模块以及n个纵向纤维型热电模块的输出信号分别响应于周围探测区域的温度变化，从而根据m个横向纤维型热电模块以及n个纵向纤维型热电模块输出的m+n个输出信号确定出温度变化的一个或多个探测区域的位置。

可选地，m个横向纤维型热电模块具有依次排列的n+1个热电模块区域；

n个纵向纤维型热电模块具有依次排列的m+1个热电模块区域。

可选地，热电模块区域由k段p型热电纤维和k段n型热电纤维以互相交错的方式卷绕在衬底上形成，同一侧的p-n结点的位置对应一个探测区域，从而使得一个热电模块区域的两侧分别形成一个探测区域，k为正整数。

可选地，每个热电模块相邻的热电模块区域之间相邻的两段热电纤维具有设定间距L。

可选地，p型热电纤维和n型热电纤维分别分布在衬底两面，使得所述衬底同一面上所含纤维的热电性质相同。

可选地，热电模块被排布为：从其中一个探测区域开始，利用横向纤维型热电模块的热电模块区域的一侧探测区域和纵向纤维型热电模块的热电探测区域的一侧探测区域对探测区域进行包围，直至热电模块中所有的探测区域被全部包围。

可选地，探测区域包括：