[發(fā)明專利]一種可穿戴式溫度傳感器及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110058998.0
• 申請日: 2021-01-17
• 公開（公告）號: CN112880851A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設計）人: 張洪健;朱紀欣;盧宇飛
• 申請（專利權）人: 西北工業(yè)大學
• 主分類號: G01K7/16
• 分類號: G01K7/16;G01K13/20
• 代理公司: 西北工業(yè)大學專利中心 61204
• 代理人: 云燕春

本發(fā)明一種可穿戴式溫度傳感器及其制備方法，屬于溫度傳感器領域；該傳感器包括下層導熱雙面膠帶、NiO/Ni異質結骨架、金屬電極、導線和上層導熱雙面膠帶；NiO/Ni異質結骨架、金屬電極、導線夾裝于下層導熱雙面膠帶、上層導熱雙面膠帶之間；采用一步原位氧化法制備NiO/Ni異質結骨架，制備方法簡單；采用雙面導熱膠帶對器件進行封裝和與皮膚直接貼合，易制備且具有很強的便攜性。本發(fā)明提供的一種可穿戴式溫度傳感器的制備方法，方法簡單，價格低廉，適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

技術領域

本發(fā)明屬于溫度傳感器領域，具體涉及一種可穿戴式溫度傳感器及其制備方法。

背景技術

隨著電子科學技術和信息技術的不斷發(fā)展，可穿戴電子設備得到了廣泛的關注和發(fā)展。其中，可穿戴溫度傳感器被用于實時監(jiān)測人體體溫和環(huán)境溫度，在未來有望應用到智能醫(yī)療、人機界面等領域。溫度傳感器多為熱電偶和熱電阻式傳感器，其中熱電偶式傳感器基于領熱端兩個半導體產(chǎn)生的塞貝克效應進行電勢差的測量，熱電阻式傳感器基于半導體或導體的熱敏阻變特性對溫度進行測量。目前，可穿戴的溫度傳感器均采用特殊的工藝(如直接混合、絲網(wǎng)印刷、激光直寫等)將熱敏材料與柔性基底相結合從而實現(xiàn)可穿戴的特性。然而，該類方法制作流程復雜、制備成本高、器件穩(wěn)定性低，對可穿戴溫度傳感器的應用產(chǎn)生了極大的限制。

文獻1“Flexible Wireless Temperature Sensors Based on NiMicroparticle-Filled Binary Polymer Composites.Adv.Mater.2013,25,850–855.”報道了一種基于Ni微粒填充的聚乙烯/聚環(huán)氧乙烷雙聚合物復合材料的可穿戴溫度傳感器，利用具有正溫度系數(shù)的Ni微粒和半結晶聚合物，實現(xiàn)了對人體溫度范圍的傳感。然而，在器件溫度變化過程中，聚合物網(wǎng)絡形貌會發(fā)生變化，導致基于聚合物的的溫度傳感器傳感穩(wěn)定性差、重復性低，在實際應用中具有較大的誤差。此外，該溫度傳感器的探測溫度范圍僅為35–42℃，溫度范圍小。

文獻2“Sensitive Wearable Temperature Sensor with Seamless MonolithicIntegration.Adv.Mater.2019,1905527.”報道了一種利用激光直寫技術，在聚對苯二甲酸乙二脂(PET)基底上制備基于NiO納米顆粒和Ni電極的可穿戴溫度傳感器。然而，其制備步驟繁瑣、設備要求高、精準度控制難度大，且通過激光直寫過程中聚乙烯基吡咯烷酮熱分解將NiO還原為Ni電極的方法可控性低。此外，該溫度傳感器的探測溫度范圍為25–70℃，僅適用于高于室溫的溫度傳感，應用較為局限。

發(fā)明內容

要解決的技術問題：

為了避免現(xiàn)有技術的不足之處，本發(fā)明提出一種可穿戴式溫度傳感器及其制備方法，采用NiO/Ni異質結骨架、金屬電極裝夾于導熱雙面膠帶之間的結構，克服現(xiàn)有可穿戴式溫度傳感器工藝復雜、實用性差、穩(wěn)定性差的問題，具有靈敏度高、重復性好、尺寸小、可穿戴性好、生物兼容性高。

本發(fā)明的技術方案是：一種可穿戴式溫度傳感器，其特征在于：包括下層導熱雙面膠帶、NiO/Ni異質結骨架、金屬電極、導線和上層導熱雙面膠帶；所述NiO/Ni異質結骨架下表面黏結于下層導熱雙面膠帶上；兩個金屬電極分別連接有導線，并固定于NiO/Ni異質結骨架上表面；所述上層導熱雙面膠帶覆蓋于NiO/Ni異質結骨架、金屬電極和導線的上表面，其外緣與下層導熱雙面膠帶黏合封裝。

本發(fā)明的進一步技術方案是：所述NiO/Ni異質結骨架由泡沫Ni骨架一步法原位氧化得到。

本發(fā)明的進一步技術方案是：所述導熱雙面膠帶的材質為亞克力聚合物和有機硅膠的復合材料。

本發(fā)明的進一步技術方案是：所述金屬電極為金屬Ag或者Au。

本發(fā)明的進一步技術方案是：所述金屬電極的厚度為10～50μm。