[发明专利]一种温度敏感的柔性膜、传感器及柔性膜的制备方法

说明书

本发明提供了一种温度敏感的柔性膜、传感器及柔性膜的制备方法，柔性膜的制备方法如下：取碳纳米管和半导体纳米粉，将两者分别加入分散溶剂中，依次经过剪切搅拌和超声分散，制成碳纳米管分散液和半导体分散液；将碳纳米管分散液和半导体分散液混匀，然后剪切搅拌，得混合液；向混合液中加入有机聚合物前驱体，搅拌至溶剂挥发，得胶体；向胶体中加入固化剂，继续搅拌，制得混合胶体；将混合胶体涂抹于基底材料上，然后烘干固化，揭膜，制得；该传感器可有效解决现有的传感器存在的温度响应速度慢，拉伸性差的问题。

技术领域

本发明属于柔性膜及传感器制备技术领域，具体涉及一种温度敏感的柔性膜、传感器及柔性膜的制备方法。

背景技术

柔性传感器的制作主要采用柔性基体，所以其能够具有优良的弹性、韧性，并且结构灵活多样，可根据测量要求摆放测量位置，贴附在复杂物体表面进行检测。随着柔性电子器件的快速发展，柔性化、可穿戴的传感器早已被应用于智能机器人、电子皮肤、电子仿生、便携式医疗健康等领域，并展现出广阔的应用前景。比如，电子柔性传感器贴覆在婴儿皮肤表面能方便地监测婴幼儿的体温、心跳、呼吸等生理数据，并将该数据实时地传输给家长，帮助其来观察、照顾婴儿。传统的温度传感器主要为热电传感器，包括热电偶、热电阻、热敏电阻等，主要材料为金属、陶瓷等。这些传统传感器具有灵敏度高，响应速度快，成本低，制作工艺简单的优点，但是却不具备电子皮肤所要求的柔性。

常见的柔性传感器可大体分为基于有机介质的电容式温度传感器和基于导电有机聚合物的电阻式温度传感器。其传感原理是：温度的改变导致有机聚合物相互作用从而使其介电或电导率发生改变，通过测量电阻值或电容值的变化来反映温度的变化。其传感原理决定了此类传感器的响应时间太慢，均在几百秒以上，无法胜任可穿戴电子设备的实时监测需求。

因此为了适应当前可穿戴电子设备对温度传感器柔性化和快速响应的需求，迫切需要研制出一款柔性化温度传感器，使得该温度传感器能够贴附于被测对象的表面，对环境的温度做出快速、灵敏而准确的响应，以便更好的适用于便携式可穿戴电子设备的功能需求。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种温度敏感的柔性膜、传感器及柔性膜的制备方法，该传感器可有效解决现有的传感器存在的温度响应速度慢，拉伸性差的问题。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种温度敏感的柔性膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)将碳纳米管和半导体纳米粉与分散溶剂混合，制成浓度为5-40mg/ml的碳纳米管分散液和浓度为5-40mg/ml的半导体分散液；

(2)将步骤(1)中制得的全部碳纳米管分散液和半导体分散液混匀，制得混合液；

(3)向步骤(2)制得的混合液中加入有机聚合物前驱体，搅拌至分散溶剂挥发，得胶体；

(4)向步骤(3)制得的胶体中加入固化剂，继续搅拌，制得混合胶体；

(5)将步骤(4)制得的混合胶体涂抹于基底材料上，涂抹厚度为0.1-0.5mm，然后将其在60-120℃条件下固化烘干6-8h，揭膜，制得。

进一步地，按重量份计，所述碳纳米管为1-3份，所述半导体纳米粉为1-3份，所述有机聚合物前驱体为25-40份，所述固化剂为2.5-8份。

进一步地，步骤(1)中所述碳纳米管分散液的浓度为5mg/ml，半导体分散液的浓度为5mg/ml。

进一步地，步骤(1)中的碳纳米管为多壁碳纳米管或单壁碳纳米管，所述半导体纳米粉为CCTO、ZnO或SnO₂。

进一步地，步骤步骤(1)中的分散溶剂为乙醇、二氯甲烷或N,N-二甲基甲酰胺。