柔性有机热电偶及其制作方法、柔性有机热电偶温度计

本发明实施例涉及温度传感，特别是涉及一种柔性有机热电偶及其制作方法、柔性有机热电偶温度计。

背景技术：

1、无论是在科学研究中，还是工业生产、生活中，对于测温仪表的使用都是非常广泛的。温度传感器通常作为测温仪表的核心部分，根据工作原理可以分为膨胀式、热电式等类型。热电偶是一种自发电型热电式温度传感器，本身是利用热电效应中的塞贝克效应，即将两种不同的材料连成闭合回路，当两种材料的接点处温度不同时，这个闭合回路中将会产生热电势和热电流，当两种材料的非结合端温度恒定时，产生的热电势或热电流与两种材料接点处的温度成线性正相关关系，因此可以用作结合点处温度的测量。

2、目前，现有标准化热电偶均为金属热电偶，其制备和回收通常需要经过繁琐的工艺。常用的工业热电偶所使用的材料多为贵重材料，使用贵金属材料所带来的成本非常高，并且在生产过程中不可避免会对环境造成污染。此外，金属材质的柔性和延展性往往有很大的局限性。

技术实现思路

1、以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

2、本发明实施例提供了一种柔性有机热电偶及其制作方法、柔性有机热电偶温度计，柔性有机热电偶制作简单，使用的有机热电材料导热系数低，本身具有良好的柔性和延展性，且其制作成本相对较低，制作过程较为环保。

3、第一方面，本发明实施例提供了一种柔性有机热电偶，包括由p型有机热电材料制成的p型热电偶腿和由n型有机热电材料制成的n型热电偶腿，所述p型有机热电材料包括含有p型有机热电材料溶液的柔性基底，所述n型有机热电材料包括含有n型有机热电材料溶液的柔性基底，所述p型热电偶腿和所述n型热电偶腿长度相等，所述p型热电偶腿的一端和所述n型热电偶腿的一端粘接形成接点，所述接点为工作端，所述p型热电偶腿的另一端和所述n型热电偶腿的另一端为参考端。

4、在一些实施例中，所述柔性基底为棉线，所述p型热电偶腿由棉线浸泡在p型有机热电材料溶液，经过24小时后取出放至60℃的真空干燥箱进行烘干，两小时后取出制作而成，其中，所述p型有机热电材料溶液为在pedot:pss水溶液中加入体积分数为5％的二甲基亚砜，充分搅拌1小时而得到。

5、在一些实施例中，所述柔性基底为棉线，所述n型热电偶腿由棉线浸泡在n型有机热电材料溶液，经过24小时后取出放至60℃的真空干燥箱进行烘干，两小时后取出制作而成，其中，所述n型有机热电材料溶液为pbfdo溶液，其溶剂为二甲基亚砜。

6、在一些实施例中，所述p型热电偶腿的一端和所述n型热电偶腿的一端使用石墨烯导电胶粘接形成接点。

7、第二方面，本发明实施例提供了一种柔性有机热电偶温度计，包括有如上第一方面所述的柔性有机热电偶。

8、第三方面，本发明实施例提供了一种柔性有机热电偶温度计的操作方法，应用于上第二方面所述的柔性有机热电偶温度计，所述方法包括：

9、将所述工作端固定于可控加热装置上，并使所述参考端保持恒定温度t0并与电压表进行连接；

10、生成δt-δv曲线，所述δt-δv曲线的斜率为所述柔性有机热电偶的转换系数k，其中，δt为测得的所述工作端温度与所述参考端温度的温度差，δv为测得的两个所述参考端之间的电势差绝对值；

11、将所述电压表测得的电势差值信号传递给显示仪表，所述显示仪表根据式t＝t0+δv/k输出显示值t，所述显示值t为所述工作端测得的温度值。

12、在一些实施例中，所述将所述工作端固定于可控加热装置上，并使所述参考端保持恒定温度t0并与电压表进行连接，包括：

13、将所述工作端固定在温度可视可控的加热台上；

14、将所述参考端固定在恒温装置上或者将所述参考端粘附到人体皮肤上，以维持恒定温度t0，并与电压表连接。

15、第四方面，本发明实施例提供了一种柔性有机热电偶的制作方法，包括：

16、将p型有机热电材料溶液涂敷在柔性基底上或将柔性基底浸泡在p型有机热电材料溶液中，制作得到p型热电偶腿；

17、将n型有机热电材料溶液涂敷在柔性基底上或将柔性基底浸泡在n型有机热电材料溶液中，制作得到n型热电偶腿，其中，所述n型热电偶腿与所述p型热电偶腿的长度相等；

18、将所述p型热电偶腿的一端和所述n型热电偶腿的一端进行粘接，形成接点，所述接点为工作端，所述p型热电偶腿的另一端和所述n型热电偶腿的另一端为参考端。

19、在一些实施例中，所述柔性基底为棉线，所述将柔性基底浸泡在p型有机热电材料溶液中，制作得到p型热电偶腿，包括：

20、在pedot:pss水溶液中加入体积分数为5％的二甲基亚砜，充分搅拌1小时而得到p型有机热电材料溶液；

21、将棉线浸泡在所述p型有机热电材料溶液，经过24小时后取出放至60℃的真空干燥箱进行烘干，两小时后取出，形成所述p型热电偶腿。

22、在一些实施例中，所述柔性基底为棉线，所述将柔性基底浸泡在n型有机热电材料溶液中，制作得到n型热电偶腿，包括：

23、采用以二甲基亚砜为溶剂的pbfdo溶液，制作出n型有机热电材料溶液；

24、将棉线浸泡在所述n型有机热电材料溶液，经过24小时后取出放至60℃的真空干燥箱进行烘干，两小时后取出，形成所述n型热电偶腿。

25、本发明实施例包括：柔性有机热电偶及其制作方法、柔性有机热电偶温度计，柔性有机热电偶包括由p型有机热电材料制成的p型热电偶腿和由n型有机热电材料制成的n型热电偶腿，p型有机热电材料包括含有p型有机热电材料溶液的柔性基底，n型有机热电材料包括含有n型有机热电材料溶液的柔性基底，p型热电偶腿和n型热电偶腿长度相等，p型热电偶腿的一端和n型热电偶腿的一端粘接形成接点，接点为工作端，p型热电偶腿的另一端和n型热电偶腿的另一端为参考端。当p型热电偶腿与n型热电偶腿进行串联连接时，这种pn结可以将被看作为一个有机热电偶，因此，可以将其串联接触的接点视为柔性有机热电偶的工作端(即热端)，另两端可视为柔性有机热电偶的参考端(即冷端)。基于此，利用p型有机热电材料和n型有机热电材料分别构成柔性有机热电偶腿以组成柔性有机热电偶，柔性有机热电偶制作简单，使用的有机热电材料导热系数低，本身具有良好的柔性和延展性，且相较于现有的金属热电偶其制作成本相对较低，制作过程较为环保。柔性有机热电偶具有穿戴在人体上构成可穿戴测温装置的技术前景，并为有机热电材料提供了新的应用领域，因此，相较于现有的金属热电偶，柔性有机热电偶应用范围更广。

26、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种柔性有机热电偶，其特征在于，包括由p型有机热电材料制成的p型热电偶腿和由n型有机热电材料制成的n型热电偶腿，所述p型有机热电材料包括含有p型有机热电材料溶液的柔性基底，所述n型有机热电材料包括含有n型有机热电材料溶液的柔性基底，所述p型热电偶腿和所述n型热电偶腿长度相等，所述p型热电偶腿的一端和所述n型热电偶腿的一端粘接形成接点，所述接点为工作端，所述p型热电偶腿的另一端和所述n型热电偶腿的另一端为参考端。

2.根据权利要求1所述的柔性有机热电偶，其特征在于，所述柔性基底为棉线，所述p型热电偶腿由棉线浸泡在p型有机热电材料溶液，经过24小时后取出放至60℃的真空干燥箱进行烘干，两小时后取出制作而成，其中，所述p型有机热电材料溶液为在pedot:pss水溶液中加入体积分数为5％的二甲基亚砜，充分搅拌1小时而得到。

3.根据权利要求1所述的柔性有机热电偶，其特征在于，所述柔性基底为棉线，所述n型热电偶腿由棉线浸泡在n型有机热电材料溶液，经过24小时后取出放至60℃的真空干燥箱进行烘干，两小时后取出制作而成，其中，所述n型有机热电材料溶液为pbfdo溶液，其溶剂为二甲基亚砜。

4.根据权利要求1所述的柔性有机热电偶，其特征在于，所述p型热电偶腿的一端和所述n型热电偶腿的一端使用石墨烯导电胶粘接形成接点。

5.一种柔性有机热电偶温度计，其特征在于，包括有如权利要求1至4任意一项所述的柔性有机热电偶。

6.一种柔性有机热电偶温度计的操作方法，其特征在于，应用于如权利要求5所述的柔性有机热电偶温度计，所述方法包括：

7.根据权利要求6所述的操作方法，其特征在于，所述将所述工作端固定于可控加热装置上，并使所述参考端保持恒定温度t0并与电压表进行连接，包括：

8.一种柔性有机热电偶的制作方法，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述柔性基底为棉线，所述将柔性基底浸泡在p型有机热电材料溶液中，制作得到p型热电偶腿，包括：

10.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述柔性基底为棉线，所述将柔性基底浸泡在n型有机热电材料溶液中，制作得到n型热电偶腿，包括：

技术总结
本发明公开了柔性有机热电偶及其制作方法、柔性有机热电偶温度计，其中，柔性有机热电偶温度计包括由P型有机热电材料制成的P型热电偶腿和由N型有机热电材料制成的N型热电偶腿，所述P型有机热电材料包括含有P型有机热电材料溶液的柔性基底，所述N型有机热电材料包括含有N型有机热电材料溶液的柔性基底，所述P型热电偶腿和所述N型热电偶腿长度相等，所述P型热电偶腿的一端和所述N型热电偶腿的一端粘接形成接点，所述接点为工作端，所述P型热电偶腿的另一端和所述N型热电偶腿的另一端为参考端。基于此，柔性有机热电偶制作简单，使用的有机热电材料导热系数低，本身具有良好的柔性和延展性，且其制作成本相对较低，制作过程较为环保。

技术研发人员：韩少波,章婵
受保护的技术使用者：五邑大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15