[发明专利]一种温度压力双模传感单元、制备方法及其制备的传感器

权利要求书

1.一种温度压力双模传感单元，其特征在于，包括：

一压敏单元，该压敏单元由零电阻温度系数导电材料制成，且该压敏单元一表面设有若干微结构；以及，

一温敏单元，该温敏单元为温度敏感的薄膜材料制成的金属电极，且该温敏单元一表面刻蚀有与所述压敏单元微结构一表面中心对齐层叠形成电连接的叉指电极图案，用于生成传感信号；以及根据所述传感信号类型在温敏单元上设置至少一第一传感端、第二传感端、第三传感端。

2.根据权利要求1所述的一种温度压力双模传感单元，其特征在于，

所述压敏单元一表面阵列有若干微结构，该所述微结构为微结构；以及，该微结构底面长、宽为0.1mm-3.0mm，高度为50μ-250μm，相邻微结构之间的间隙为300μm-500μm。

3.根据权利要求1所述的一种温度压力双模传感单元，其特征在于，

所述一温敏单元为T形叉指型金属电极；所述T形叉指型金属电极左端设有第一传感端、右端设有第二传感端、下端设有第三传感端；测量第一传感端与第二传感端间的电阻实现温度信号采集；测量第二传感端与第三传感端间的电阻实现压力信号采集。

4.如权利要求1或3所述的一种温度压力双模传感单元，其特征在于，

所述叉指电极图案为树突形、蛇形或螺旋形中的一种或多种；以及

所述压敏单元长宽尺寸与叉指电极图案的长宽尺寸相同。

5.一种温度压力双模传感单元的制备方法，其特征在于，该方法用于制备上述权利要求1-4任一项所述的一种温度压力双模传感单元；包括：

提供一种具有微结构的PDMS层；该PDMS层表面喷涂零电阻温度系数导电材料形成压敏单元；

提供一种温度敏感的柔性基材表面；该柔性基材表面沉积50-200nm厚的金属电极材料获得柔性金属薄膜，并在该金属薄膜表面激光刻蚀、激光切割形成温敏单元；

将所述压敏单元与所述温敏单元中心对齐层叠，形成一种温度压力双模传感单元。

6.如权利要求5所述的一种温度压力双模传感单元的制备方法，其特征在于，所述提供一种具有微结构的PDMS层；该PDMS层表面喷涂零电阻温度系数导电材料形成压敏单元具体包括：

利用激光工艺制备具有微结构的压敏单元模具，将PDMS与固化剂按10:1的质量比进行混合，搅拌5分钟获得混合溶液；将混合溶液放入真空箱10分钟进行脱气处理；将脱气混合溶液倒入压敏单元模具中，再次进行5分钟的脱气处理；最后将样品放置于60℃的加热台加热5小时固化，剥离固化后的PDMS材料，获得微结构PDMS层。

7.如权利要求5或6所述的一种温度压力双模传感单元的制备方法，其特征在于，所述提供一种具有微结构的PDMS层；该PDMS层表面喷涂零电阻温度系数导电材料形成压敏单元进一步包括：

将正电阻温度系数材料与负电阻温度系数材料按比例混合，获得零电阻温度系数导电材料；

所述正电阻温度系数材料包括：MXene、石墨、金属纳米材料；所述负电阻温度系数材料包括：碳黑、石墨烯、碳纳米管、聚吡咯。

8.如权利要求5所述的一种温度压力双模传感单元的制备方法，其特征在于，所述提供一种温度敏感的柔性基材表面；该柔性基材表面沉积50-200nm厚的金属电极材料获得柔性金属薄膜，并在该金属薄膜表面激光刻蚀、激光切割形成温敏单元具体包括：

利用激光刻蚀工艺将柔性金属薄膜表面刻蚀出叉指电极图案；利用激光切割工艺将柔性金属薄膜表面切割出设置一第一传感端、第二传感端、第三传感端，形成温敏单元。

9.一种传感器压敏单元用微结构，其特征在于，所述微结构用于权利要求1-4所述的一种温度压力双模传感单元；

所述微结构包括：

一第一凸出部；

若干第二凸出部，该第二凸出部环绕设置于第一突出部四周，且高度低于第一凸出部；以及，所述第二凸出部沿第一凸出部四周发散有高度逐级递减的若干第三突出部。

10.一种温度压力双模传感器，其特征在于，由若干个权利要求1-4所述的温度压力双模传感单元电性相连组成。