一种柔性温度传感器的制备方法及由此方法制得的柔性温度传感器与流程

本发明属于柔性传感器领域，涉及一种低成本的、温度特性明确的柔性温度传感器的制造方法。

背景技术：

1、和一般的非柔性传感器相比，柔性传感器具有更广泛的应用范围，其不但可以用于平面物体上，还可以用于弯曲的平面。向高分子聚合物材料中添加导电材料后制备的混合物薄膜，不但具有一般高分子材料的柔软性，而且随着温度变化，其内导电颗粒间距会发生变化，宏观上表现为其电阻值随温度发生变化。因此，可以利用此特性制备柔性温度传感器。更重要的是，高分子材料的成本很低，添加的导电材料，如石墨或者石墨烯，价格虽然比高分子材料高，但用量很少。因此，用高分子材料和导电材料的混合物制备的温度传感器，成本很低，且很适合大规模生产，是制备低成本的柔性温度传感器的上好方案。但目前，柔性温度传感器的温度特性尚不明晰；而添加导电材料的高分子材料的电阻随温度的变化关系是影响柔性温度传感器性能的关键，因此制备具有明确温度特性的柔性温度传感器材料是该领域亟待解决的问题。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供了一种温度特性明确的柔性温度传感器的制备方法，包括以下步骤：

2、（1）将导电填充剂粉末和稳定剂粉末一起放入分散剂中，混合均匀；将混合物放入盛有冰水混合物的超声波振荡器中，使其在低温下（0℃）充分震荡、进一步混合均匀，得到混合物a；此处超声震荡的时间优选30分钟；

3、（2）向混合物a中加入聚二甲基硅氧烷预聚物（pdms预聚物），继续在低温下超声震荡、混合均匀，得到混合物b；此处超声震荡的时间优选30分钟；

4、（3）再次向混合物b中加入聚二甲基硅氧烷固化剂，继续在低温下超声震荡、混合均匀，得到混合物c；此处超声震荡的时间优选30分钟；

5、（4）将混合物c放入真空腔中进行抽真空处理，即使用真空泵抽真空以去除气泡及可挥发性行分散剂和溶剂；此处真空处理的时间优选30分钟；

6、（5）将经真空处理过后的混合物c用一次性吸管吸取出来，并滴在清洁好的铜箔电极上，连同铜箔电极一起放入真空腔中进行固化；此处固化的时间优选24小时。

7、所述步骤（1）中的导电填充剂为炭黑、石墨、石墨烯等中的一种或几种；稳定剂为al2o3粉末；分散剂为环己烷；所述导电填充剂和所述稳定剂之间的质量比为（1.5~3）：1。

8、所述步骤（2）中的聚二甲基硅氧烷预聚物用量与步骤（1）中的导电填充剂和稳定剂用量之和之间的质量比为（4~10）：1。

9、所述步骤（3）中的聚二甲基硅氧烷固化剂与聚二甲基硅氧烷预聚物的质量比为1：（5~15）。

10、所述步骤（1）、（2）、（3）中的超声震荡过程中，持续向超声振荡器中加入冰块和水，维持超声振荡器内的温度在0℃附近。

11、所述步骤（4）的抽真空处理过程中，缓慢降低真空腔中的气压直至50~100pa，然后保持气压恒定，防止混合物液体飞溅。

12、所述步骤（5）中的铜箔电极为使用基于聚酰亚胺或者聚酯薄膜的柔性薄膜电路板，采用传统的热转印和化学刻蚀方法制作而来。其制作方法如下：①选取基于聚酰亚胺或者聚酯薄膜的柔性薄膜电路板，使用化学方法进行清洁，去除柔性薄膜电路板表面的油类、油脂、污物的微粒以及氧化物，得到清洁后的柔性薄膜电路板；②设计出电极形状，将设计出的电极形状打印在电路板热转印纸上，得到电极图案；③将电极图案转印到清洁后的柔性薄膜电路板，并使用化学方法刻蚀出设计的形状的铜箔电极。

13、同时，本发明还提了一种经由上述方法制得的柔性温度传感器。

14、本发明具有以下有益效果：（1）本发明制备工艺简单易行，重复性较好，且成本很低，很适合大规模生产；（2）本发明提供了一种简单的制备具有明确温度特性的柔性温度传感器的方法，为其它柔性传感器的制备提供了一个参考方法。

技术特征：

1.一种温度特性明确的柔性温度传感器的制备方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述导电填充剂为炭黑、石墨、石墨烯中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述稳定剂为al2o3粉末。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述分散剂为环己烷。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述导电填充剂和所述稳定剂之间的质量比为（1.5~3）：1；所述聚二甲基硅氧烷预聚物的用量与步骤（1）中的所述导电填充剂和所述稳定剂用量之和之间的质量比为（4~10）：1；所述聚二甲基硅氧烷固化剂与所述聚二甲基硅氧烷预聚物的质量比为1：（5~15）。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤（1）、（2）、（3）中，所述超声震荡过程中，持续向超声振荡器中加入冰块和水。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤（4）中所述抽真空处理过程中，缓慢降低真空腔中的气压直至50~100pa，然后保持气压恒定，防止混合物液体飞溅。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤（5）中，所述铜箔电极为使用基于聚酰亚胺或者聚酯薄膜的柔性薄膜电路板，采用热转印和化学刻蚀方法制作而来。

9.一种根据权利要求1-8中任一项所述的制备方法制得的柔性温度传感器。

技术总结
本发明提供了一种柔性温度传感器的制备方法及由此方法制得的柔性温度传感器。所述制备方法包括以下步骤：（1）将导电填充剂粉末和稳定剂粉末一起放入分散剂中，混合均匀；将混合物放入超声波振荡器中继续混合均匀，得到混合物A；（2）向混合物A中加入聚二甲基硅氧烷预聚物，超声震荡混合均匀，得到混合物B；（3）向混合物B中加入聚二甲基硅氧烷固化剂，超声震荡混合均匀，得到混合物C；（4）将混合物C放入真空腔中进行真空处理；（5）将经真空处理过后的混合物C用吸管吸取出来，并滴在清洁好的铜箔电极上，连同铜箔电极一起放入真空腔中进行固化。由该方法制得的柔性温度传感器温度特性明确。

技术研发人员：徐靖,马冠香
受保护的技术使用者：北京清冠科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12