本發(fā)明屬于柔性傳感器，尤其涉及一種柔性溫度壓力雙模傳感器及陣列設(shè)備。
背景技術(shù)：
1、隨著全球經(jīng)濟(jì)技術(shù)的不斷發(fā)展，對于電子設(shè)備智能化、便捷化、舒適化需求的不斷提升，柔性傳感器作為柔性電子領(lǐng)域的重要組成部分，受到廣泛的關(guān)注和研究。柔性傳感器包括柔性應(yīng)變傳感器、柔性壓力傳感器、柔性溫度傳感器以及集成上述兩種或多種功能的柔性多模態(tài)傳感器。其中多模態(tài)傳感器可以針對物體表現(xiàn)出來的多個物理特性的變化進(jìn)行感知檢測，這些傳感器所獲取的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理和融合，可以提供更全面、準(zhǔn)確的狀態(tài)信息。
2、然而，現(xiàn)有大多數(shù)多模傳感器通常是不同類型傳感單元的面內(nèi)集成，導(dǎo)致傳感器體積增大，降低器件集成化水平，也提高了電路設(shè)計的復(fù)雜度；此外，部分傳感器件將不同的外部激勵轉(zhuǎn)變?yōu)橄嗤愋偷男盘栞敵?，?dǎo)致傳感器各模態(tài)之間信號解耦困難。
3、因此，開發(fā)高度集成且可靠的溫度壓力雙模傳感器仍然是多模態(tài)傳感器的一個重要研究方向。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題中的至少一項，本發(fā)明提供一種柔性溫度壓力雙模傳感器及陣列設(shè)備，能夠避免溫度以及壓力傳感單元信號串?dāng)_，提高溫度以及壓力信號感知的靈敏度和準(zhǔn)確度。
2、本申請采用的技術(shù)方案為：
3、第一方面，本申請?zhí)峁┮环N溫度壓力雙模傳感器，包括依次層疊設(shè)置的第一柔性基底、力敏導(dǎo)電層、叉指電極層、第二柔性基底、對電極層以及溫敏層；
4、所述力敏導(dǎo)電層包括層疊于第一柔性基底上的微結(jié)構(gòu)層以及層疊設(shè)置在微結(jié)構(gòu)層上的導(dǎo)電層；其中所述微結(jié)構(gòu)層的材料包括柔性樹脂和膨脹微球粉末，內(nèi)部具有膨脹微球膨脹構(gòu)成的微球微孔結(jié)構(gòu)，且微結(jié)構(gòu)層的表面具有若干凸起和凹陷；
5、所述溫敏層連接位于對電極層的兩個對電極之間，所述溫敏層的材料為石墨烯。
6、第二方面，本申請?zhí)峁┥鲜鋈嵝詼囟葔毫﹄p模傳感器的制備方法，包括如下步驟：
7、在第一柔性基底上制備微結(jié)構(gòu)層，其中所述微結(jié)構(gòu)層為將摻雜有膨脹微球的柔性樹脂加熱固化形成；
8、在微結(jié)構(gòu)層上制備導(dǎo)電層，形成力敏導(dǎo)電層；
9、在第二柔性基底的第一側(cè)制備叉指電極層，在第二柔性基底的第二側(cè)制備對電極層，在對電極層上制備溫敏層；
10、將第二柔性基底的叉指電極層與第一柔性基底的力敏導(dǎo)電層面對面層疊貼合，得到所述溫度壓力雙模傳感器。
11、在一些實施例中，所述微結(jié)構(gòu)層、導(dǎo)電層、叉指電極層、對電極層和溫敏層通過絲網(wǎng)印刷工藝制備得到。
12、第三方面，本申請?zhí)峁┮环N柔性溫度壓力雙模傳感器陣列設(shè)備，由若干個所述的溫度壓力雙模傳感器電性相連組成。
13、在一些實施例中，所述的柔性溫度壓力雙模傳感器陣列設(shè)備，包括至少四個所述的溫度壓力雙模傳感器，其中叉指電極層包括橫叉指電極陣列和縱叉指電極陣列，并且對應(yīng)的橫叉指電極陣列和縱叉指電極陣列的每個節(jié)點(diǎn)之間通過絕緣材料進(jìn)行絕緣。
14、第三方面，本申請?zhí)峁┧龅臏囟葔毫﹄p模傳感器或所述的陣列設(shè)備在電子皮膚或工業(yè)溫度壓力監(jiān)測中的應(yīng)用。
15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請至少具有如下有益效果：
16、本發(fā)明中，石墨烯溫度傳感單元在溫度升高時由于石墨烯溫敏特性會使電阻降低，從而反應(yīng)溫度變化情況。此外，溫度傳感單元圖案化設(shè)計能夠增加傳感單元的導(dǎo)電路徑，增加傳感單元的有效接觸面積；同時可以讓熱量在傳感單元內(nèi)部的分布更加均勻，從而使傳感器在面對溫度變化時能夠更快速、穩(wěn)定地響應(yīng)。
17、本發(fā)明中，膨脹微球在力敏層薄膜內(nèi)部形成具有彈性和壓縮特性的微球結(jié)構(gòu)，能夠使薄膜表面產(chǎn)生凹凸不平的微結(jié)構(gòu)并且增強(qiáng)力敏薄膜的壓縮與回彈能力，從而提高壓力傳感單元的靈敏度，并且提升壓力傳感單元的響應(yīng)速度。
18、本發(fā)明中溫度以及壓力傳感單元獨(dú)立設(shè)計，信號通過不同的接口進(jìn)行傳輸，避免了不同模態(tài)信號之間的干擾問題。此外，本發(fā)明提供的傳感器陣列設(shè)備，其壓力傳感部分采用絕緣薄膜的方式將叉指電極陣列集成在薄膜同一面，避免線路之間串?dāng)_的同時，縮減了器件尺寸以及接口數(shù)量，提高了傳感器陣列的集成度。
1.一種溫度壓力雙模傳感器，其特征在于，包括依次層疊設(shè)置的第一柔性基底、力敏導(dǎo)電層、叉指電極層、第二柔性基底、對電極層以及溫敏層；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度壓力雙模傳感器，其特征在于，所述微結(jié)構(gòu)層的材料中，柔性樹脂與膨脹微球粉末的質(zhì)量比為100:1~100:5；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度壓力雙模傳感器，其特征在于，所述導(dǎo)電層的材料為碳基、mxene、pedot導(dǎo)電油墨中的一種或多種混合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度壓力雙模傳感器，其特征在于，所述溫敏層的形狀為螺旋形、蛇紋形或直線形，優(yōu)選為螺旋形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度壓力雙模傳感器，其特征在于，所述叉指電極層層疊設(shè)置在第二柔性基底的第一側(cè)，用于引出壓力信號；
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的溫度壓力雙模傳感器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的溫度壓力雙模傳感器的制備方法，其特征在于，所述微結(jié)構(gòu)層、導(dǎo)電層、叉指電極層、對電極層和溫敏層通過絲網(wǎng)印刷工藝制備得到。
8.一種柔性溫度壓力雙模傳感器陣列設(shè)備，其特征在于，由若干個權(quán)利要求1-4所述的溫度壓力雙模傳感器電性相連組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的柔性溫度壓力雙模傳感器陣列設(shè)備，其特征在于，包括至少四個所述的溫度壓力雙模傳感器，其中叉指電極層包括橫叉指電極陣列和縱叉指電極陣列，并且對應(yīng)的橫叉指電極陣列和縱叉指電極陣列的每個節(jié)點(diǎn)之間通過絕緣材料進(jìn)行絕緣。
10.權(quán)利要求1至5任一項所述的溫度壓力雙模傳感器或權(quán)利要求8或9所述的陣列設(shè)備在電子皮膚或工業(yè)溫度壓力監(jiān)測中的應(yīng)用。