[發明專利]一種柔性溫度傳感器

有效

• 申請號: 201910107784.0
• 申請日: 2019-02-02
• 公開（公告）號: CN109781291B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 溫錦秀;羅堅義;梁寶文;胡曉燕;黃景誠;李準董
• 申請（專利權）人: 五邑大學
• 主分類號: G01K7/18
• 分類號: G01K7/18
• 代理公司: 廣州駿思知識產權代理有限公司 44425
• 代理人: 盧娟

本發明涉及一種柔性溫度傳感器，該柔性溫度傳感器包括柔性感溫布料，所述柔性感溫布料包括布料基底和至少一根柔性的感溫導電纖維，所述布料基底是由多根絕緣纖維編織而成的平面織物，所述感溫導電纖維通過編織的方式固定在所述布料基底內。本發明的柔性溫度傳感器具有制備簡單，成本低，可清洗、溫度監測范圍廣、靈敏度高、穩定性和重復性好，而且與現有紡織技術兼容的優點。

技術領域

本發明涉及傳感器技術領域，特別是涉及一種柔性溫度傳感器。

背景技術

溫度與物理、化學、生物、環境和電子系統密切相關，是最受關注的參數之一。目前，檢測溫度的傳感器類型主要有熱電偶、電阻式溫度傳感器、紅外線和半導體溫度傳感器。其中，市面上使用最廣泛、性能最穩定的是以白金(Pt)制作的電阻式溫度傳感器，但是這類溫度傳感器非柔性而且生物兼容性不好。特別是電子皮膚、機器人傳感器、環境安全和人體健康的溫度測量方面，通常要求溫度傳感器件具有操作簡單、質量輕巧、生物兼容、高靈敏性和高柔韌性等特點。因此，柔性溫度傳感器成為了國內外的研究熱點之一。

近年來，人們已經報道了并提供了以下幾種類型的柔性溫度傳感技術方案，如中國臺灣Liao Ying–Chih等人利用噴墨打印工藝在聚酰亞胺襯底上印刷氧化鎳薄膜熱敏電阻陣列用于溫度傳感應用；日本Takei Kuniharu等人在聚二甲基硅氧烷(PDMS)和PEDOT:PSS聚合物上修飾碳納米管合成柔性傳感器，可應用于應力和溫度的監測；新加坡的LeePooi See等人在 PDMS聚合物上采用平板印刷法制備可拉伸石墨烯熱敏電阻溫度傳感器。然而，上述柔性溫度傳感技術在實際應用中存在著較大的局限性，比如，修飾碳納米材料的均勻性會影響溫度傳感器的測量精度，此外，聚合物基底會隨著溫度升高而發生變形，會導致溫度測量的穩定性較差，測量范圍也較窄，制備過程繁瑣，而且人體穿戴的體驗感較差。

為了進一步滿足人類對智能服裝的追求，可穿戴的電子織物也應運而生，現有溫度傳感織物主要是以服用織物為基底，并且在其表面負載導電材料制作而成。雖然此類溫度傳感器與布料兼容，但是也存在著負載金屬或者碳導電材料后的織物手感粗糙，舒適性較差，制備工藝較復雜，織物上負載材料的均勻性和穩定性較差等問題。

因此，發明一種柔軟穿戴舒適、耐洗滌、靈敏度較高、穩定性和重復性好，而且探測溫度范圍廣的柔性溫度傳感器，在智能可穿戴設備和電子織物領域具有重要的意義。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的是提供一種柔性溫度傳感器，其具有制備簡單，成本低，可清洗、溫度監測范圍廣、靈敏度高、穩定性和重復性好，而且與現有紡織技術兼容的優點。

本發明采取的技術方案如下：

一種柔性溫度傳感器，包括柔性感溫布料，所述柔性感溫布料包括布料基底和至少一根柔性的感溫導電纖維，所述布料基底是由多根絕緣纖維編織而成的平面織物，所述感溫導電纖維通過編織的方式固定在所述布料基底內。

本發明的柔性溫度傳感器利用感溫導電纖維作為感溫元件，并將感溫導電纖維織入布料基底中，因此該傳感器制備簡單，制備成本低，而且有利于與現代紡織技術兼容，可以把感溫導電纖維編織到衣服織物或者穿戴物品上，既可保持織物本身的功能和屬性，達到穿戴舒適效果，且質量輕盈，又可實時監測人體溫度。并且經實驗驗證，本發明的柔性溫度傳感器還具備可清洗、溫度監測范圍廣、靈敏度高、穩定性和重復性好的優點。

進一步地，所述感溫導電纖維是摻入雜質離子的碳纖維。