[发明专利]一种可穿戴式温度传感器及其制备方法

说明书

本发明一种可穿戴式温度传感器及其制备方法，属于温度传感器领域；该传感器包括下层导热双面胶带、NiO/Ni异质结骨架、金属电极、导线和上层导热双面胶带；NiO/Ni异质结骨架、金属电极、导线夹装于下层导热双面胶带、上层导热双面胶带之间；采用一步原位氧化法制备NiO/Ni异质结骨架，制备方法简单；采用双面导热胶带对器件进行封装和与皮肤直接贴合，易制备且具有很强的便携性。本发明提供的一种可穿戴式温度传感器的制备方法，方法简单，价格低廉，适用于大规模工业化生产。

技术领域

本发明属于温度传感器领域，具体涉及一种可穿戴式温度传感器及其制备方法。

背景技术

随着电子科学技术和信息技术的不断发展，可穿戴电子设备得到了广泛的关注和发展。其中，可穿戴温度传感器被用于实时监测人体体温和环境温度，在未来有望应用到智能医疗、人机界面等领域。温度传感器多为热电偶和热电阻式传感器，其中热电偶式传感器基于领热端两个半导体产生的塞贝克效应进行电势差的测量，热电阻式传感器基于半导体或导体的热敏阻变特性对温度进行测量。目前，可穿戴的温度传感器均采用特殊的工艺(如直接混合、丝网印刷、激光直写等)将热敏材料与柔性基底相结合从而实现可穿戴的特性。然而，该类方法制作流程复杂、制备成本高、器件稳定性低，对可穿戴温度传感器的应用产生了极大的限制。

文献1“Flexible Wireless Temperature Sensors Based on NiMicroparticle-Filled Binary Polymer Composites.Adv.Mater.2013,25,850–855.”报道了一种基于Ni微粒填充的聚乙烯/聚环氧乙烷双聚合物复合材料的可穿戴温度传感器，利用具有正温度系数的Ni微粒和半结晶聚合物，实现了对人体温度范围的传感。然而，在器件温度变化过程中，聚合物网络形貌会发生变化，导致基于聚合物的的温度传感器传感稳定性差、重复性低，在实际应用中具有较大的误差。此外，该温度传感器的探测温度范围仅为35–42℃，温度范围小。

文献2“Sensitive Wearable Temperature Sensor with Seamless MonolithicIntegration.Adv.Mater.2019,1905527.”报道了一种利用激光直写技术，在聚对苯二甲酸乙二脂(PET)基底上制备基于NiO纳米颗粒和Ni电极的可穿戴温度传感器。然而，其制备步骤繁琐、设备要求高、精准度控制难度大，且通过激光直写过程中聚乙烯基吡咯烷酮热分解将NiO还原为Ni电极的方法可控性低。此外，该温度传感器的探测温度范围为25–70℃，仅适用于高于室温的温度传感，应用较为局限。

发明内容

要解决的技术问题：

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种可穿戴式温度传感器及其制备方法，采用NiO/Ni异质结骨架、金属电极装夹于导热双面胶带之间的结构，克服现有可穿戴式温度传感器工艺复杂、实用性差、稳定性差的问题，具有灵敏度高、重复性好、尺寸小、可穿戴性好、生物兼容性高。

本发明的技术方案是：一种可穿戴式温度传感器，其特征在于：包括下层导热双面胶带、NiO/Ni异质结骨架、金属电极、导线和上层导热双面胶带；所述NiO/Ni异质结骨架下表面黏结于下层导热双面胶带上；两个金属电极分别连接有导线，并固定于NiO/Ni异质结骨架上表面；所述上层导热双面胶带覆盖于NiO/Ni异质结骨架、金属电极和导线的上表面，其外缘与下层导热双面胶带黏合封装。

本发明的进一步技术方案是：所述NiO/Ni异质结骨架由泡沫Ni骨架一步法原位氧化得到。

本发明的进一步技术方案是：所述导热双面胶带的材质为亚克力聚合物和有机硅胶的复合材料。

本发明的进一步技术方案是：所述金属电极为金属Ag或者Au。

本发明的进一步技术方案是：所述金属电极的厚度为10～50μm。