本發明屬于柔性傳感器，具體涉及一種基于pva的柔性溫度傳感器及其制備方法。

背景技術：

1、溫度傳感器是指能感受溫度并轉換成可用輸出信號的傳感器，傳統上根據傳感器材料及電子元件的特征可分為熱電阻和熱電偶兩類。隨著可穿戴電子產品的推廣及電子產品應用領域的拓展，傳統硬質材料的溫度傳感器已無法滿足技術應用需求，而需要可彎曲、可拉伸或可壓縮的柔性溫度傳感器。

2、當前的一些柔性溫度傳感器通常是基于石墨烯、碳納米管及mxene等導電能力強的二維或一維新型材料進行制備，其制備成本往往比較高，同時獲得柔性溫度傳感器的機械強度通常較差。另外還有一些研究者嘗試以pva為基材，通過原位還原生成銀納米粒子并分散于pva膜材中的方式改善pva的導電性和熱敏性，初步獲得了一種有機無機相結合的柔性溫度傳感器，其在常溫下有溫敏特性。然而，由于銀納米粒子在pva膜材中分散性不佳、易團聚及氧化，故制得的柔性溫度傳感器的性能穩定性較差，同時該溫度傳感器還對濕度較敏感，故在使用時環境濕度干擾較大，影響對其溫敏特性的使用。

技術實現思路

1、本發明所要解決的技術問題是提供一種基于pva的柔性溫度傳感器及其制備方法，克服現有技術中存在的上述不足。

2、本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種基于pva的柔性溫度傳感器的制備方法，其包括如下步驟：

3、s1.水溶性聚合物導電微球分散液制備：將水溶性聚合物導電微球加入蒸餾水中，超聲分散得分散液；

4、s2.疏水改性乳液制備：以重量份數計，將8-12份丙烯酸丁酯、2-4份丙烯酸六氟丁酯、0.2-0.5份碘代化合物引發劑、0.4-0.8份乳化劑和25-40份蒸餾水混合，充分攪拌后得乳液；

5、s3.成膜液制備：將pva加入到蒸餾水中，加熱攪拌充分溶解得pva水溶液，然后向pva水溶液中加入s1制得的分散液，攪拌后得成膜液；

6、s4.傳感器成型：將成膜液倒入成膜模具中形成液膜，干燥至所述液膜含水量低于30％后形成半干膜，然后再向所述成膜模具中倒入s2制得的乳液，充分浸泡后，倒出多余乳液，然后對成膜模具內的膜材進行光照引發原位聚合，充分聚合后，干燥得傳感器薄膜，在傳感器薄膜兩端固定導電電極，即得基于pva的柔性溫度傳感器。

7、在上述技術方案的基礎上，本發明還可以有如下進一步的具體選擇。

8、具體的，s1中的水溶性聚合物導電微球為表面負載有納米銅、納米銀或納米金的磺化聚苯乙烯-聚苯胺復合微球。

9、具體的，s1中水溶性聚合物導電微球與蒸餾水的用量比為10-25mg：1ml。

10、具體的，s2中的碘代化合物引發劑為2-碘-2-甲基丙腈。

11、具體的，s2中的乳化劑為磺基琥珀酸二異辛酯鈉。

12、具體的，s3中pva水溶液中pva的濃度為10-15wt％。

13、具體的，s3中pva水溶液與分散液混合時的體積比為1：0.3-0.5。

14、具體的，s4中液膜的厚度為0.5-1mm，半干膜的厚度為0.1-0.3mm。

15、具體的，s4中在固定導電電極后，還在傳感器薄膜的正反兩面粘貼柔性封裝膜封裝，柔性封裝膜為pi膜、pet膜或pdms膜。

16、本發明還提供一種基于pva的柔性溫度傳感器，其通過上述方法制備得到。

17、與現有技術相比，本發明的有益效果是：

18、1)以水溶性聚合物導電微球為導電介質，其表面負載有導電的納米金屬，導電微球本身有一定水溶性能夠在水中良好分散，同時其具有聚合物內核，故在與pva水溶液混合時能夠更好的分散且成膜后起導電作用的納米金屬能夠相對穩定的結合于聚合物內核表面，不易團聚，另外疏水改性乳液原位聚合時會再次對已分散在pva膜層內聚合物導電微球進行一定程度的固結及包覆，確保獲得的傳感器薄膜的導電性能、熱敏性能更加穩定。

19、2)疏水改性乳液能夠使原本吸濕性強具有濕敏特性的pva膜層改性，確保其對環境中的濕度不敏感，保證該柔性溫度傳感器在不同濕度環境中均保持穩定的溫敏特性。

20、3)疏水改性乳液對半干膜浸透后再光照引發原位聚合，不僅使傳感器薄膜具備疏水特性，而且會在pva膜層中穿插及表面形成由丙烯酸丁酯及丙烯酸六氟丁酯共聚合而成的疏水組分，使傳感器薄膜的耐候性、機械強度等綜合性能得到提升。

技術特征：

1.一種基于pva的柔性溫度傳感器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據權利要求1所述的一種基于pva的柔性溫度傳感器的制備方法，其特征在于，s1中的水溶性聚合物導電微球為表面負載有納米銅、納米銀或納米金的磺化聚苯乙烯-聚苯胺復合微球。

3.根據權利要求2所述的一種基于pva的柔性溫度傳感器的制備方法，其特征在于，s1中水溶性聚合物導電微球與蒸餾水的用量比為10-25mg：1ml。

4.根據權利要求1所述的一種基于pva的柔性溫度傳感器的制備方法，其特征在于，s2中的碘代化合物引發劑為2-碘-2-甲基丙腈。

5.根據權利要求1所述的一種基于pva的柔性溫度傳感器的制備方法，其特征在于，s2中的乳化劑為磺基琥珀酸二異辛酯鈉。

6.根據權利要求1所述的一種基于pva的柔性溫度傳感器的制備方法，其特征在于，s3中pva水溶液中pva的濃度為10-15wt％。

7.根據權利要求1所述的一種基于pva的柔性溫度傳感器的制備方法，其特征在于，s3中pva水溶液與分散液混合時的體積比為1：0.3-0.5。

8.根據權利要求1所述的一種基于pva的柔性溫度傳感器的制備方法，其特征在于，s4中液膜的厚度為0.5-1mm，半干膜的厚度為0.1-0.3mm。

9.根據權利要求1所述的一種基于pva的柔性溫度傳感器的制備方法，其特征在于，s4中在固定導電電極后，還在傳感器薄膜的正反兩面粘貼柔性封裝膜封裝，柔性封裝膜為pi膜、pet膜或pdms膜。

10.一種基于pva的柔性溫度傳感器，其特征在于，通過權利要求1至9任一項所述的方法制備得到。

技術總結
本發明涉及一種基于PVA的柔性溫度傳感器及其制備方法，制備方法包括如下步驟：S1.水溶性聚合物導電微球分散液制備；S2.疏水改性乳液制備；S3.成膜液制備：將PVA溶解得PVA水溶液，加入分散液，攪拌得成膜液；S4.傳感器成型：將成膜液倒入成膜模具中形成液膜，干燥至含水量低于30％得半干膜，再向模具中倒入乳液，充分浸泡后，倒出多余乳液，光照引發原位聚合，充分聚合后，干燥得傳感器薄膜，兩端固定導電電極，即得。本發明以水溶性聚合物導電微球為導電介質，能夠更好的分散且成膜后起導電作用的納米金屬能夠穩定結合于聚合物內核表面，不易團聚，性能穩定；疏水改性乳液能夠使PVA膜層改性，保證該柔性溫度傳感器在不同濕度環境中均保持穩定的溫敏特性。

技術研發人員：劉儒平,孔子琪,李東立,嚴晨,孫志成,高莉,李燁,姜皓文
受保護的技術使用者：北京印刷學院
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28