一种具有自封装的柔性温度传感器及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种温度传感器，具体来说，涉及一种具有自封装的柔性温度传感器及其制备方法。
【背景技术】
[0002]目前，人们为了检测温度已经发明了各种各样的温度传感器，尤其是基于材料温度一电阻变化特性的温度传感器。其中，热电阻温度传感器是利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的原理进行测温的一种传感器温度计。目前大部分热电阻式温度传感器是以金属制作的，最常用的热电阻有铂热电阻和铜热电阻，但是这些传感器采用非柔性材料制成，只能测量表面平整的物体的温度，生物兼容性不好，且需要额外的传感器封装。
【发明内容】
[0003]技术问题:有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有自封装的柔性温度传感器及其制备方法，该温度传感器灵敏度高，具有柔性，生物兼容性好。
[0004]技术方案:为解决上述技术问题，本发明实施例采用的技术方案是:
一种具有自封装的柔性温度传感器，该温度传感器包括柔性基板、下金属电极板、石墨烯层和上金属电极板；柔性基板中设有通孔，石墨烯层位于柔性基板的通孔中；上金属电极板固定连接在柔性基板的上表面，下金属电极板固定连接在柔性基板的下表面，且石墨烯层的顶面与上金属电极板的底面连接，石墨烯层的底面与下金属电极板的顶面连接。
[0005]作为优选，所述的通孔位于柔性基板的中部。
[0006]作为优选，所述的石墨烯层充满柔性基板的通孔，且石墨烯层的上表面与柔性基板的上表面齐平，石墨烯层的下表面与柔性基板的下表面齐平。
[0007]作为优选，所述的柔性基板由LCP材料制成。
[0008]作为优选，所述的柔性基板通过激光打孔制作成通孔。
[0009]作为优选，所述的柔性基板的厚度为50至100微米之间；下金属电极板的厚度为12至20微米之间；上金属电极板通过磁控溅射法形成在柔性基板和石墨烯层的上表面。
[0010]一种上述的具有自封装的柔性温度传感器的制备方法，该制备方法包括以下步骤:
第一步:对柔性基板进行激光打孔，形成通孔；
第二步:利用层压法将柔性基板一表面与金属箔粘合，金属箔构成下金属电极板；第三步:在柔性基板上旋涂氧化石墨烯层，氧化石墨烯层填充满柔性基板的通孔，同时氧化石墨烯层覆盖在柔性基板的另一表面；
第四步:进行高温加热，将氧化石墨烯层还原成石墨烯薄膜层；
第五步:刮去位于柔性基板表面的石墨烯薄膜层，位于柔性基板通孔中的石墨烯薄膜层形成石墨烯层；
第六步:利用磁控溅射法，溅射一层金属在柔性基板表面，形成上金属电极板，上金属电极板与石墨烯层相连接，从而制成传感器。
[0011]作为优选，所述的第一步中:通孔位于柔性基板的中部；柔性基板由LCP材料制成。
[0012]作为优选，所述的第四步中:所述的加热温度低于柔性基板的熔融温度。
[0013]有益效果:与现有的温度传感器相比，本发明实施例具有以下有益效果:温度传感器可弯曲变形，可安装在任意形状的物体表面检测温度。在弯曲变形的情况下，温度传感器依然能够正常工作。本实施例的温度传感器成本低廉，可广泛使用在生物医学和可穿戴设备等领域。另外，利用石墨烯制成温度传感器的温度敏感元件，具有一定的柔性，且在制作上可以很方便的将温度敏感元件填充到LCP基板的通孔中，与LCP基板之间具有良好的粘附。将石墨烯层填充在LCP基板的通孔中，而不是放置在LCP基板表面。这使得石墨烯层不仅在通孔中能很好的工作，而且LCP基板也对石墨烯层起到了保护的作用，继而可以使得下金属电极板和上金属电极板可以对石墨烯层进行封装。
【附图说明】
[0014]图1为本发明实施例中温度传感器的剖视图；
图2为本发明实施例中制备方法第一步的结构示意图；
图3为本发明实施例中制备方法第二步的结构示意图；
图4为本发明实施例中制备方法第三步的结构示意图；
图5为本发明实施例中制备方法第四步的结构示意图；
图6为本发明实施例中制备方法第五步的结构示意图；
图7为本发明实施例中制备方法第六步的结构示意图。
[0015]图中有:柔性基板1、下金属电极板2、石墨稀层3、上金属电极板4、氧化石墨稀层5、石墨稀薄膜层6。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图，对本发明的技术方案进行详细的说明。
[0017]如图1所示，本发明实施例的一种具有自封装的柔性温度传感器，其特征在于，该温度传感器包括柔性基板1、下金属电极板2、石墨烯层3和上金属电极板4 ;柔性基板I中设有通孔，石墨烯层3位于柔性基板I的通孔中；上金属电极板4固定连接在柔性基板I的上表面，下金属电极板2固定连接在柔性基板I的下表面，且石墨烯层3的顶面与上金属电极板4的底面连接，石墨烯层3的底面与下金属电极板2的顶面连接。
[0018]上述结构的柔性温度传感器的工作过程是:待测物体表面温度由下金属电极板2传给石墨烯层3，导致石墨烯层3的电阻发生变化，电阻变化由上金属电极板4和下金属电极板2输出，最后达到测出物体表面温度值的目的。根据事先对物体表面温度与温度敏感元件的电阻进行数据拟合标定，获得电阻温度关系，然后根据实际测得的温度敏感元件的电阻变化，得到所需测量点的温度值。
[0019]上述结构的温度传感器具有自封装功效。作为温度传感器中温度敏感元件的石墨烯层3，填充在柔性基板I的通孔中，且被下金属电极2和上金属电极4覆盖，所以石墨烯层3被很好的保护起来。除此之外，该温度传感器其他部分不需要额外的封装保护。因此，本实施例的温度传感器具有自带封装功效。同时，该温度传感器包括柔性基板1、下金属电极板2、石墨烯层3和上金属电极板4。这些部件本身都具有一定的柔韧性，从而使得该温度传感器整体具有柔韧性，可随着被测物体表面而弯曲形变，如人体皮肤和一些表面不平整的物体，都可弯曲形变的贴在被测物体表面测量其表面温度。
[0020]上述结构的温度传感器中，下金属电极板2和上金属电极板4可以互换使用。本实施例的温度传感器中，下金属电极板2和上金属电极板4起到的作用相同。金属是热的良导体。温度从下金属电极板2和上金属电极板4中任何一个都能将环境温度很好的传递给石墨稀层3。石墨稀层3电阻变化，通过下金属电极板2和上金属电极板4输出，下金属电极板2和上金属电极板4起到的作用完全相同，所以下金属电极板2和上金属电极板4可以互换使用。另外，将石墨烯层3填充在柔性基板I的通孔中，而不是设