[发明专利]一种基于石墨烯材料的热电传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于石墨烯材料的热电传感器，其特征在于，所述热电传感器依次包括第一柔性层，石墨烯热电层和第二柔性层；所述石墨烯热电层贴合在第一柔性层上，所述石墨烯热电层为栅形结构，所述石墨烯热电层的两端设有引出端子，所述引出端子通过导线与外部电路连接；所述第二柔性层贴合在所述第一柔性层和所述石墨烯热电层上面；所述第一柔性层的热膨胀系数是所述第二柔性层的热膨胀系数的10～50倍。

2.如权利要求1所述的一种基于石墨烯材料的热电传感器，其特征在于，所述石墨烯热电层的栅形结构均匀分布在所述第一柔性层和所述第二柔性层之间，两个所述引出端子位于所述石墨烯热电层的同一端。

3.如权利要求1所述的一种基于石墨烯材料的热电传感器，其特征在于，所述第一柔性层的材料为聚二甲基硅氧烷，或苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物，或Ecoflex，所述第二柔性层的材料为聚酰亚胺，或者聚对苯二甲酸乙二醇酯。

4.如权利要求1所述的一种基于石墨烯材料的热电传感器，其特征在于，所述第一柔性层的厚度为10～500μm，所述第二柔性层的厚度为15～200μm，所述石墨烯热电层的厚度为100～600μm；两个所述引出端子由导电银浆制成，厚度为100～600μm；所述导线为铜箔片，厚度为100～600μm。

5.如权利要求1所述的一种基于石墨烯材料的热电传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1、将聚二甲基硅氧烷预聚体和交联剂按质量配比为6:1～10:1混合均匀，制备得到聚二甲基硅氧烷前驱体；或将乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物溶解到己烷中，充分搅拌，配制成柔性薄膜前驱体；或将Ecoflex的A胶和B胶混合，配制成柔性薄膜前驱体；将纳米纤维素采用超声处理使之均匀分散在去离子水中，配制成纳米纤维素溶液；配置石墨烯乙醇分散液，将石墨烯乙醇分散液和纳米纤维素溶液按比例混合，超声处理，得到混合均匀的石墨烯混合液；其中纳米纤维素的含量为混合液总重量的30％～60％，石墨烯的含量为混合液总重量的10％～30％；

步骤S2、制备所述第一柔性层，将制备好的聚二甲基硅氧烷预聚体滴到硅片上，放置在旋涂仪上旋涂制膜，并烘干，得到聚二甲基硅氧烷薄膜,用等离子对聚二甲基硅氧烷膜表面进行清洁处理，得到表面洁净的聚二甲基硅氧烷薄膜；或将乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物的己烷溶液或EcoflexA胶和B胶的混合物滴到硅片上，放置在旋涂仪上旋涂制膜，并烘干，得到乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物薄膜或Ecoflex薄膜；

步骤S3、制备所述石墨烯热电层，将带有栅形结构的掩模模板放置在作为第一柔性层的聚二甲基硅氧烷薄膜、乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物薄膜或Ecoflex薄膜表面，将石墨烯混合液倒在掩模模板里，将硅片放入真空干燥箱中烘干，烘干后将掩模模板从聚二甲基硅氧烷薄膜、乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物薄膜或Ecoflex薄膜上剥离，然后在所述石墨烯热电层的栅形结构两端制作引出端子，将导线连接到引出端子上；

步骤S4、安装所述第二柔性层，将聚酰亚胺膜或者对苯二甲酸乙二醇酯膜覆盖在第一柔性层上，按压聚酰亚胺膜或者聚对苯二甲酸乙二醇酯膜，最后将第一柔性层从硅片上剥离,即可获得所述热电传感器。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，旋涂仪的转速为600rpm～2000rpm，旋涂时间为20s～100s，并放入真空干燥箱内，温度设为50℃～80℃，烘干0.5h～2h。

7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，在所述石墨烯热电层的栅形结构两端放上带有方形的掩模模板，然后将导电银浆灌在掩模模板上，取出掩模模板，并烘干导电银浆作为引出端子，将铜箔线作为导线用导电胶连接到方形导电银浆；步骤S3中，将所述石墨烯热电层放入真空干燥箱内，温度设为50℃～80℃，烘干时间为0.5h～2h。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，用导电银浆制作引出端子，然后放置在干燥箱内，温度设为60℃～80℃，烘干时间为2h～8h。