[發明專利]柔性鐵電聚合物熱釋電材料傳感器及其制備方法

在審

• 申請號: 202211045000.4
• 申請日: 2022-08-30
• 公開（公告）號: CN115472733A
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 鄭譞;郭磊;王亞霖;肖宇飛;苗欣;胡濤;龔興厚;岑宏宇;吳崇剛
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: H01L35/02
• 分類號: H01L35/02;H01L35/24;H01L35/34;G01K7/00;G01K13/20
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 齊晨涵

本發明公開了一種柔性鐵電聚合物熱釋電材料傳感器及其制備方法，本發明以聚偏氟乙烯(PVDF)為基礎的鐵電聚合物，傳感器依次包括上柔性層，上銅箔集流層，聚偏氟乙烯熱釋電層，下銅箔集流層和下柔性層。聚偏氟乙烯熱釋電層貼合在上銅箔集流層和下銅箔集流層，貼合聚偏氟乙烯熱釋電層的上下銅箔層通過導線與外部電路連接，上柔性層貼合在下柔性層和貼合有上、下銅箔層的聚偏氟乙烯熱釋電層上面。同時，本發明還提供了該熱釋電傳感器的制備方法。本發明的熱釋電傳感器具有散熱快，響應快，結構簡單，具有實時監測體溫的功能。

技術領域

本發明屬于傳感器技術領域，具體涉及一種柔性鐵電聚合物熱釋電材料傳感器及其制備方法。

背景技術

塞貝克效應是指導體或半導體兩點之間的溫差會引起電壓差；換句話說，導體或半導體中的溫度梯度會產生電場。從微觀上分析，塞貝克效應形成的原因如下：以N型半導體材料為例，當溫度梯度施加于材料兩端，高溫端有較多的高能電子，而冷端有較多的低能電子，在熱擴散過程中，高能電子擁有更高的動能，使得其相較于低能電子，能更快的到達另一端，從而使材料兩端產生不對稱的電子數，繼而形成電場，當電子受到的逆向電場的漂移力與熱運動產生的擴散力達成動態平衡時，兩端形成了穩定的電勢差。而聚偏氟乙烯作為一種有機柔性鐵電聚合物具有優異的熱釋電性能。

傳統的溫度傳感器，大多由無機材料制成，不具備柔性，舒適，可穿戴的特性。鑒于溫度傳感器可以測量物體的溫度，廣泛應用于人類生活的各個方面。傳統的測溫方式常見的有水銀溫度計和紅外測溫槍，水銀溫度計測溫精準，但是測溫時間太長，在這個快節奏的時代顯然不太適用，而且水銀有毒，對人體的身體健康會造成威脅；而紅外測溫槍的原理是利用物體表面的紅外輻射來求得被測溫度的，但使用方法的不當和環境因素的影響會使紅外測溫槍的準確度大打折扣。隨著技術的進步，物聯網的發展，柔性溫度傳感器有望通過可穿戴的方式實時獲取人體的體溫信號，在醫療健康監測、運動檢測、便攜式電子設備、人機交互等各個方面有重要的應用潛力。

發明內容

本發明的目的是克服現有傳感器技術存在的測溫時間長，測溫不精準等缺陷，提供一種具有優異精度的，響應快的，柔性，結構簡單的柔性鐵電聚合物熱釋電材料傳感器及其制備方法，即基于聚偏氟乙烯材料的熱釋電傳感器及其制備方法。

為實現上述目的，本發明提供的技術方案如下：

第一方面，本發明提供了一種柔性鐵電聚合物熱釋電材料傳感器，其特征在于：以聚偏氟乙烯為基礎的鐵電聚合物，所述的熱釋電傳感器呈三明治結構，由上至下依次包括上柔性層，上銅箔集流層即上集流層，聚偏氟乙烯熱釋電層即熱釋電層，下銅箔集流層即下集流層，和下柔性層，用導電銀漿制成引出端子分別附在上銅箔集流層、下銅箔集流層上，并且通過導線與外部相連；

所述聚偏氟乙烯熱釋電層貼合在上銅箔集流層和下銅箔集流層，所述聚偏氟乙烯熱釋電層為薄膜結構，位于熱釋電傳感器的中間層；

所述上銅箔集流層和下銅箔集流層的一面分別貼附在熱釋電層的上、下兩面，并且上銅箔集流層和下銅箔集流層表面各使用導電銀漿分別滴定制成一個引出端子，連接導線；所述上銅箔集流層、下銅箔集流層均為純銅薄片制成，所述導電銀漿制成引出端子分別貼附在上銅箔集流層、下銅箔集流層的上面，所述引出端子通過導線與外部電路連接；

所述上柔性層、下柔性層位于整個熱釋電傳感器的最外層，包覆住熱釋電層和銅箔集流層；

所述聚偏氟乙烯熱釋電層的薄膜結構均勻分布在上銅箔集流層和下銅箔集流層之間，兩個所述的引出端子分別位于上銅箔集流層和下銅箔集流層之上。

作為優選方案，所述上柔性層、下柔性層的材料為聚酰亞胺PI。

進一步地，所述上柔性層、下柔性層，厚度均為100μm；

所述上銅箔集流層、下銅箔集流層，厚度均為10μm；

所述聚偏氟乙烯層，厚度為50-200μm；