[发明专利]基于离子热电水凝胶的柔性可拉伸热电偶及其制备方法

说明书

本发明提供基于离子热电水凝胶的柔性可拉伸热电偶及其制备方法，具有优异的热电转换特性和形状可变性，并且在发生形变时也能够精准测温。柔性可拉伸热电偶包括：n型离子热电水凝胶薄膜，为具有可拉伸性且包含具有负赛贝克系数氧化还原对电解质的弹性水凝胶；p型离子热电水凝胶薄膜，与n型离子热电水凝胶薄膜相平行设置，为具有可拉伸性且包含具有正赛贝克系数氧化还原对电解质的弹性水凝胶；柔性测温电极，连接n型离子热电水凝胶薄膜的一端和p型离子热电水凝胶薄膜的一端，形成测温端；以及柔性参考电极，用于将n型离子热电水凝胶薄膜的另一端和p型离子热电水凝胶薄膜的另一端分别与外接测量元件的负极和正极相连，形成参考端。

技术领域

本发明属于热电偶测温技术领域，具体涉及基于离子热电水凝胶的柔性可拉伸热电偶及其制备方法。

背景技术

随着物联网时代的到来，任何物品与生命都可以通过智能传感器将自身信息输入网络，实现万物互联。温度作为一项衡量生命体征与物品状态的重要信息，需要实时的监测与收集。传统的热电偶作为一种接触式测温器件，其原理是利用导体或者半导体的热电效应将温差信号转换为电信号，从而实现温度信息的监测与记录。但是传统热电偶大多由金属制成，一般不具有柔性和拉伸性，测温时受其形状和结构限制。聚吡咯、聚苯胺等导电高分子材料虽然具有良好的柔性和可拉伸性，并且可以被设计成为电阻式的温度传感器，但是形变也会改变材料自身的电阻，从而影响测温的准确性。

因此，目前仍未出现同时兼具优异测温特性以及良好形变能力的测温器件，开发柔性可拉伸的热电偶技术具有重大的实际应用意义。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供基于离子热电水凝胶的柔性可拉伸热电偶及其制备方法，该热电偶不仅具有优异的热电转换特性，而且拥有柔性和拉伸性，即使发生形变也能够精准测温。

本发明为了实现上述目的，采用了以下方案：

热电偶

本发明提供基于离子热电水凝胶的柔性可拉伸热电偶，其特征在于，包括：n型离子热电水凝胶薄膜，为具有可拉伸性且包含具有负赛贝克系数氧化还原对电解质的弹性水凝胶；p型离子热电水凝胶薄膜，与n型离子热电水凝胶薄膜相平行设置，为具有可拉伸性且包含具有正赛贝克系数氧化还原对电解质的弹性水凝胶；柔性测温电极，连接n型离子热电水凝胶薄膜的一端和p型离子热电水凝胶薄膜的一端，形成测温端；以及柔性参考电极，用于将n型离子热电水凝胶薄膜的另一端和p型离子热电水凝胶薄膜的另一端分别与外接测量元件的负极和正极相连，形成参考端。

优选地，本发明提供的基于离子热电水凝胶的柔性可拉伸热电偶的制备方法还包括：柔性封装基底，表面固定粘贴n型离子热电水凝胶薄膜、p型离子热电水凝胶薄膜、柔性测温电极和柔性参考电极，底面能够与被测物表面相粘贴。

优选地，本发明提供的基于离子热电水凝胶的柔性可拉伸热电偶的制备方法还包括：柔性保护层，与柔性封装基底紧贴形成夹层结构，对n型离子热电水凝胶薄膜、p型离子热电水凝胶薄膜、柔性测温电极和柔性参考电极进行封装保护。

优选地，本发明提供的基于离子热电水凝胶的柔性可拉伸热电偶的制备方法还可以具有以下特征：弹性水凝胶为聚丙烯酰胺水凝胶、聚丙烯酰胺/壳聚糖双网络水凝胶、聚乙烯醇水凝胶等具有优异可拉伸性能的水凝胶。

优选地，本发明提供的基于离子热电水凝胶的柔性可拉伸热电偶的制备方法还可以具有以下特征：其中，p型离子热电水凝胶薄膜与n型离子热电水凝胶薄膜均为长条状。