一種具有自封裝的柔性溫度傳感器及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種溫度傳感器，具體來說，涉及一種具有自封裝的柔性溫度傳感器及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，人們?yōu)榱藱z測溫度已經(jīng)發(fā)明了各種各樣的溫度傳感器，尤其是基于材料溫度一電阻變化特性的溫度傳感器。其中，熱電阻溫度傳感器是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化的原理進(jìn)行測溫的一種傳感器溫度計(jì)。目前大部分熱電阻式溫度傳感器是以金屬制作的，最常用的熱電阻有鉑熱電阻和銅熱電阻，但是這些傳感器采用非柔性材料制成，只能測量表面平整的物體的溫度，生物兼容性不好，且需要額外的傳感器封裝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]技術(shù)問題:有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種具有自封裝的柔性溫度傳感器及其制備方法，該溫度傳感器靈敏度高，具有柔性，生物兼容性好。
[0004]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例采用的技術(shù)方案是:
一種具有自封裝的柔性溫度傳感器，該溫度傳感器包括柔性基板、下金屬電極板、石墨烯層和上金屬電極板；柔性基板中設(shè)有通孔，石墨烯層位于柔性基板的通孔中；上金屬電極板固定連接在柔性基板的上表面，下金屬電極板固定連接在柔性基板的下表面，且石墨烯層的頂面與上金屬電極板的底面連接，石墨烯層的底面與下金屬電極板的頂面連接。
[0005]作為優(yōu)選，所述的通孔位于柔性基板的中部。
[0006]作為優(yōu)選，所述的石墨烯層充滿柔性基板的通孔，且石墨烯層的上表面與柔性基板的上表面齊平，石墨烯層的下表面與柔性基板的下表面齊平。
[0007]作為優(yōu)選，所述的柔性基板由LCP材料制成。
[0008]作為優(yōu)選，所述的柔性基板通過激光打孔制作成通孔。
[0009]作為優(yōu)選，所述的柔性基板的厚度為50至100微米之間；下金屬電極板的厚度為12至20微米之間；上金屬電極板通過磁控濺射法形成在柔性基板和石墨烯層的上表面。
[0010]一種上述的具有自封裝的柔性溫度傳感器的制備方法，該制備方法包括以下步驟:
第一步:對(duì)柔性基板進(jìn)行激光打孔，形成通孔；
第二步:利用層壓法將柔性基板一表面與金屬箔粘合，金屬箔構(gòu)成下金屬電極板；第三步:在柔性基板上旋涂氧化石墨烯層，氧化石墨烯層填充滿柔性基板的通孔，同時(shí)氧化石墨烯層覆蓋在柔性基板的另一表面；
第四步:進(jìn)行高溫加熱，將氧化石墨烯層還原成石墨烯薄膜層；
第五步:刮去位于柔性基板表面的石墨烯薄膜層，位于柔性基板通孔中的石墨烯薄膜層形成石墨烯層；
第六步:利用磁控濺射法，濺射一層金屬在柔性基板表面，形成上金屬電極板，上金屬電極板與石墨烯層相連接，從而制成傳感器。
[0011]作為優(yōu)選，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]作為優(yōu)選，所述的第四步中:所述的加熱溫度低于柔性基板的熔融溫度。
[0013]有益效果:與現(xiàn)有的溫度傳感器相比，本發(fā)明實(shí)施例具有以下有益效果:溫度傳感器可彎曲變形，可安裝在任意形狀的物體表面檢測溫度。在彎曲變形的情況下，溫度傳感器依然能夠正常工作。本實(shí)施例的溫度傳感器成本低廉，可廣泛使用在生物醫(yī)學(xué)和可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域。另外，利用石墨烯制成溫度傳感器的溫度敏感元件，具有一定的柔性，且在制作上可以很方便的將溫度敏感元件填充到LCP基板的通孔中，與LCP基板之間具有良好的粘附。將石墨烯層填充在LCP基板的通孔中，而不是放置在LCP基板表面。這使得石墨烯層不僅在通孔中能很好的工作，而且LCP基板也對(duì)石墨烯層起到了保護(hù)的作用，繼而可以使得下金屬電極板和上金屬電極板可以對(duì)石墨烯層進(jìn)行封裝。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中溫度傳感器的剖視圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例中制備方法第一步的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例中制備方法第二步的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明實(shí)施例中制備方法第三步的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為本發(fā)明實(shí)施例中制備方法第四步的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6為本發(fā)明實(shí)施例中制備方法第五步的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7為本發(fā)明實(shí)施例中制備方法第六步的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中有:柔性基板1、下金屬電極板2、石墨稀層3、上金屬電極板4、氧化石墨稀層5、石墨稀薄膜層6。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0017]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的一種具有自封裝的柔性溫度傳感器，其特征在于，該溫度傳感器包括柔性基板1、下金屬電極板2、石墨烯層3和上金屬電極板4 ;柔性基板I中設(shè)有通孔，石墨烯層3位于柔性基板I的通孔中；上金屬電極板4固定連接在柔性基板I的上表面，下金屬電極板2固定連接在柔性基板I的下表面，且石墨烯層3的頂面與上金屬電極板4的底面連接，石墨烯層3的底面與下金屬電極板2的頂面連接。
[0018]上述結(jié)構(gòu)的柔性溫度傳感器的工作過程是:待測物體表面溫度由下金屬電極板2傳給石墨烯層3，導(dǎo)致石墨烯層3的電阻發(fā)生變化，電阻變化由上金屬電極板4和下金屬電極板2輸出，最后達(dá)到測出物體表面溫度值的目的。根據(jù)事先對(duì)物體表面溫度與溫度敏感元件的電阻進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合標(biāo)定，獲得電阻溫度關(guān)系，然后根據(jù)實(shí)際測得的溫度敏感元件的電阻變化，得到所需測量點(diǎn)的溫度值。
[0019]上述結(jié)構(gòu)的溫度傳感器具有自封裝功效。作為溫度傳感器中溫度敏感元件的石墨烯層3，填充在柔性基板I的通孔中，且被下金屬電極2和上金屬電極4覆蓋，所以石墨烯層3被很好的保護(hù)起來。除此之外，該溫度傳感器其他部分不需要額外的封裝保護(hù)。因此，本實(shí)施例的溫度傳感器具有自帶封裝功效。同時(shí)，該溫度傳感器包括柔性基板1、下金屬電極板2、石墨烯層3和上金屬電極板4。這些部件本身都具有一定的柔韌性，從而使得該溫度傳感器整體具有柔韌性，可隨著被測物體表面而彎曲形變，如人體皮膚和一些表面不平整的物體，都可彎曲形變的貼在被測物體表面測量其表面溫度。
[0020]上述結(jié)構(gòu)的溫度傳感器中，下金屬電極板2和上金屬電極板4可以互換使用。本實(shí)施例的溫度傳感器中，下金屬電極板2和上金屬電極板4起到的作用相同。金屬是熱的良導(dǎo)體。溫度從下金屬電極板2和上金屬電極板4中任何一個(gè)都能將環(huán)境溫度很好的傳遞給石墨稀層3。石墨稀層3電阻變化，通過下金屬電極板2和上金屬電極板4輸出，下金屬電極板2和上金屬電極板4起到的作用完全相同，所以下金屬電極板2和上金屬電極板4可以互換使用。另外，將石墨烯層3填充在柔性基板I的通孔中，而不是設(shè)