[实用新型]一种透明可拉伸的温度传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种温度传感器，具体涉及一种透明可拉伸的温度传感器。

背景技术

可拉伸的传感装置在电子皮肤、人体活动监测、个人保健和人机界面方面有着大量的应用。

一方面，传统的可拉伸传感器装置需要将制造好的感应层或整个装置转移到预先拉伸的可拉伸基底上。

另一方面，这些器件不是完全透明的，因为它们使用的是不透明的金属电极。虽然可以用超薄金属、硅纳米膜和石墨烯制造透明的可拉伸的温度传感器。但是这些器件对温度的响应度低，并且由于包括可拉伸通道，电极或互连，这些器件的变形能力仍然只有5％至30％以内。

最后，在这些方法中使用复杂的工艺来制造透明的可拉伸传感器，制造工艺复杂，制造成本高，产量低。

现有技术中，多采用金属电极作为源电极和漏电极，从而导致了与基底材料的接触紧密较弱的缺点，例如，专利CN105136326A一种可实现多点测量的柔性温度传感器及其制备方法，该温度传感器包括柔性基板、下金属电极、石墨烯阵列层和n个上金属电极；柔性基板中设有呈阵列式结构的n个通孔，石墨烯阵列层中含有n个石墨烯柱体；下金属电极固定连接在柔性基板的底面，上金属电极固定连接在柔性基板的顶面，且每个上金属电极覆盖柔性基板的一个通孔；石墨烯柱体位于柔性基板的通孔中，石墨烯柱体的顶面与上金属电极的底面连接，石墨烯柱体的底面与下金属电极的顶面连接；石墨烯柱体、上金属电极和柔性基板的通孔分别一一对应。

因此，现有技术中亟需提供一种可靠性高、灵敏度高、生产成本较低的柔性透明可拉伸的温度传感器。

发明内容

本发明使用石墨烯和导电高分子材料，制备了具有高灵敏度和高弹性的透明温度传感器。

首先，本实用新型提供了一种透明可拉伸的温度传感器，所述温度传感器包括器件部分和衬底部分，所述器件部分和所述衬底部分均由透明聚合物材料制成。

具体的，所述器件部分包括源极、漏极、栅极，所述源极与所述漏极之间电性连接有温度响应层，所述栅极位于所述温度响应层下方，所述栅极与所述温度响应层之间设置介电层。

具体的，所述衬底部分包括基底层和覆膜层，所述器件部分封装于所述基底层和所述覆膜层之间。

具体的，为保证可拉伸性能和透明性能以及温度传感性能的同时实现，所述温度响应层为石墨烯与聚亚胺酯复合层。该复合层既可以是将石墨烯混入聚亚胺酯形成复合材料，也可以将石墨烯层嵌入到聚亚胺酯层中形成复合材料。

更具体的，并不对石墨烯的具体制备方法或来源进行限定，常见的，所述石墨烯为还原石墨烯或剥离石墨烯。

具体的，所述源极、漏极、栅极为导电聚合物，相应的导电聚合物可以为现有技术中相应的已知材料，例如聚噻吩、聚吡咯和聚苯胺等聚合物，或对此类聚合物的改性形成的复合聚合物。

作为优选的，所述源极、所述漏极和所述栅极均为聚（3,4-亚甲基二氧噻吩）、聚（苯乙烯磺酸盐）和聚亚胺酯复合层。该复合层可以为聚（3,4-亚甲基二氧噻吩）、聚（苯乙烯磺酸盐）和聚亚胺酯混合形成，也可以为聚（3,4-亚甲基二氧噻吩）、聚（苯乙烯磺酸盐）和聚亚胺酯分别形成层状薄膜材料，多层叠加后热压成型形成多层复合层。典型的，将聚（3,4-亚甲基二氧噻吩）薄膜、聚（苯乙烯磺酸盐）薄膜和聚亚胺酯薄膜叠加后热压形成复合层分别设置作为源极、漏极和栅极。

作为优选的，所述介电层为聚亚胺酯层。

具体的，所述基底层和所述覆膜层均为介电聚合物层，作为优选的，所述基底层和所述覆膜层均为聚（二甲基硅氧烷）层。

与现有技术相比，具有如下有益效果：

该温度传感器采用的是透明和可拉伸的材料，通过将导电的还原石墨烯与弹性体基质结合，使得该复合层同时作为可拉伸层和温度感测层双重功能，再采用全聚合物材料制成的电极和衬底，使得整个器件能够达到透明、可拉伸的效果。

该温度传感器能承受70％的应变，并且具有高灵敏度，温度每变化1摄氏度，则电阻变化大约1.34％。

该温度传感器可靠性高，在30％应变下，10000次拉伸循环后，器件对温度的响应性几乎没有变化。该温度传感器能够检测到小至0.2°C的微小温度变化。

该温度传感器对人体皮肤的温度具有高度响应性，可以很容易地贴附到物体或人体上以监测其表面温度。

附图说明

图1为本实用新型提供的透明可拉伸的温度传感器的结构示意图。

图2为本实用新型提供的透明可拉伸的温度传感器在拉伸状态下的结构示意图。