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技术

本发明专利技术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。确。确。

【技术实现步骤摘要】
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


[0001]本专利技术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。

技术介绍

[0002]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

[0003]为解决上述问题，本专利技术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：（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；（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；（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；（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；（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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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）。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]同时，本专利技术还提了一种经由上述方法制得的柔性温度传感器。
[0011]本专利技术具有以下有益效果：（1）本专利技术制备工艺简单易行，重复性较好，且成本很低，很适合大规模生产；（2）本专利技术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。
附图说明
[0012]图1为本专利技术一个优选实施例的制备流程；图2为设计的电极图案（左图）和制备出来的铜箔电极（右图）；图3为柔性温度传感器的设计图（左图）和制备出来柔性温度传感器（右图）；图4 为柔性温度传感器的温度特性测试实验装置示意图；图5 为柔性温度传感器的温度特性测试结果。
具体实施方式
[0013]下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0014]实施例1（1）柔性温度传感器材料的制备。将一定比例的炭黑与石墨烯进行混合，将混合物作为导电填充剂，取1.5份的导电填充剂以及1份的稳定剂氧化铝粉末与足量的分散剂混合，将混合物放入加入了冰水混合物的超声波振荡器中，使混合物在低温下（0℃）充分震荡混合，超声震荡时间30分钟。向混合物中加入10份的聚二甲基硅氧烷预聚物，并继续超声震荡30分钟。再次向混合物中加入2份的聚二甲基硅氧烷固化剂，再次超声震荡30分钟。将混合物放入真空腔中，缓慢打开真空泵，使真空腔中的气压缓慢降低，最终真空腔中气压达到50~100Pa左右，保持此气压和室温（~25℃），以去除气泡及可挥发性行分散剂和溶剂，去气泡时间30分钟。将混合物用一次性吸管吸取出来，并滴在清洁好的铜箔电极上，并将其放入真空腔中固化12~48小时。
[0015]（2）铜箔电极的制作。采用传统的热转印和化学刻蚀方法，使用基于聚酰亚胺或者
聚酯薄膜的柔性薄膜电路板制作铜箔电极，其制作方法如下：
①
使用化学方法（如乙醇、丙酮、弱盐酸）以此去除表面的油类、油脂、污物的微粒以及氧化物；
②
设计出电极形状，将设计出的电极形状（如图2中左图所示）打印在电路板热转印纸上；
③
将电极图案转印到柔性薄膜电路板，并使用化学方法（三氯化铁水溶液）刻蚀出设计的形状的电极（如图2中右图所示）。
[0016]图3是柔性温度传感器的示意图（左图）和制备好的柔性温度传感器的照片。图4是柔性温度传感器的温度特性测试实验装置示意图。
[0017]将待测样品固定在加热板中央，使用欧姆表测量样品在不同温度下的电阻。测温热电偶固定在待测样品附近，使用热电偶温度计测量热板（即待测样品的温度）。从20℃开始测试，每隔10℃测试一次待测样品的电阻数据，测试到120℃。在测试过程中，对于每一个温度点，设置好加热板的温度后，查看热电偶的读数，等到温度达到设置温度后，再等待2分钟，使温度稳定下来后再开始测试样品的电阻。为了测试样品的温度循环特性，我们还测试了在降温过程中，不同温度下样品的电阻值。
[0018]实施例 2（1）柔性温度传感器材料的制备。将一定比例的炭黑与石墨烯进行混合，将混合物作为导电填充剂，取3份的导电填充剂以及1份的稳定剂氧化铝粉末与足量的分散剂混合，将混合物放入加入了冰水混合物的超声波振荡本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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：（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，使其在低温下充分震荡、进一步混合均匀，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，继续在低温下超声震荡、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，继续在低温下超声震荡、混合均匀，得到混合物C；（4）将混合物C放入真空腔中进行抽真空处理，去除气泡及可挥发性行分散剂和溶剂；（5）将经抽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。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...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐靖，马冠香，
申请(专利权)人：盛世沛金科技江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：