[發明專利]一種基于果膠/黃原膠共混膜的柔性溫度傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 201710678414.3
• 申請日: 2017-08-10
• 公開（公告）號: CN107607222B
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發明（設計）人: 袁寧一;郝利;丁建寧
• 申請（專利權）人: 常州大學;江蘇大學
• 主分類號: G01K13/00
• 分類號: G01K13/00;C08J5/18;C08L5/06;C08L5/00;C08K5/053
• 代理公司: 常州市權航專利代理有限公司 32280
• 代理人: 袁興隆

本發明涉及一種柔性溫度傳感器及其制備方法。該溫度傳感器是以果膠薄膜作為溫敏材料，加以黃原膠改善膜的柔性和提高其響應度；PDMS作為上下兩層的柔性透明襯底；其電極采用濺射法制備，電觸電可由碳帶或銅箔引出。本發明提供的果膠/黃原膠共混膜溫度傳感器具有結構簡單，靈敏度高，柔性且生物相容性好，在電子皮膚和人體溫度測量等領域有非常好的應用，且原料易獲取，可用于大規模生產。

技術領域

本發明屬于傳感器領域，具體涉及一種基于果膠/黃原膠共混膜的柔性溫度傳感器及其制備方法。

背景技術

近年來，由于可穿戴電子皮膚應用的巨大潛力，有效檢測與特定環境或生物物種相關的各種刺激的柔性傳感器已被廣泛研究，因此發展柔性化和微型化的新型電子皮膚傳感器對人體的健康、環境動態的實時監測具有重要的科學意義。目前世界各地的許多研究小組正在給假肢開發靈活的電子皮膚，該電子皮膚可以幫助復制我們人類的感官能力。人工的熱敏感皮膚是自然界最敏感的熱探測器，它可以幫助假肢和機器人的四肢檢測溫度的微小變化，讓假肢感受溫暖。當探測器靠近溫度的時候，現有的柔性傳感器可以識別小于十分之一攝氏度的溫度變化，不過該傳感器只能識別5℃以下的溫度。其他的一些傳感器雖然比較靈活柔軟，可以在更廣的溫度范圍內工作，但是很多時候敏感度不高，響應時間過長，而且制備工藝繁瑣，原料不易獲取，制備的柔性傳感器不可生物降解，且不透明，不適合用于人體溫度檢測。因此，有必要開發一種靈敏度高，響應快速，透明，柔軟性強，生物相容性好且可精確測量人體溫度的溫度傳感器。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術中溫度傳感器的靈敏度和生物相容性問題，提供一種基于果膠/黃原膠共混膜的柔性溫度傳感器及其制備方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種基于果膠/黃原膠共混膜的柔性溫度傳感器，包括：第一柔性襯底層、柔性溫敏層、電極層和第二柔性襯底層，所述第一柔性襯底層、柔性溫敏層、電極層和第二柔性襯底層從上往下依次排列，所述柔性溫敏層為果膠與黃原膠共混膜。

作為本發明的一個優選的實施例，所述第一柔性襯底層和第二柔性襯底層的材質相同，為PDMS、硅膠、聚乙酸乙烯酯或聚酰亞胺中的任意一種所構成的薄膜。

上述技術方案的制備方法，包括步驟：

(1)將果膠粉末溶于80℃的去離子水中，并以800rpm的速度攪拌，直到得到均一的果膠溶膠；

(2)在所述果膠溶膠中，加入黃原膠和增塑劑，以1000rpm的速度攪拌形成均一的共混體系溶液；

(3)將氯化鈣溶液滴加到所述共混體系溶液中，以1200rpm的速度攪拌形成均一的混合體系溶膠；

(4)將所述混合體系溶膠在真空箱中進行除泡處理；

(5)將經除泡處理后的混合體系溶膠轉移到模具聚四氟乙烯板中，真空干燥，得到果膠與黃原膠共混膜；

(6)將所述果膠與黃原膠共混膜放置于襯底上，采用濺射法制備Ag電極，用金屬導線引出電極，形成電極層，再在所述電極層上，加設一層襯底，最終制得果膠與黃原膠溫度傳感器。

作為本發明的一個優選的實施例，步驟(1)中所述果膠溶膠的濃度為2％w/v。

作為本發明的一個優選的實施例，步驟(2)中所述黃原膠的濃度為0.3％w/v。

作為本發明的一個優選的實施例，步驟(2)中所述增塑劑為丙三醇，用量為0.6mL。

作為本發明的一個優選的實施例，步驟(3)中所述氯化鈣溶液的配置方法為：在溫度為80℃的去離子水中配置32mM的氯化鈣溶液，其中，R＝[Ca²⁺]/2[COO^-]＝1，所述氯化鈣溶液的滴加方法為滴定法。