(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210630552.5 (22)申请日 2022.06.06 (71)申请人 河北工业大 学 地址 300000 天津市北辰区双口镇西平 道 5340号 (72)发明人 孟垂舟　王鹏　孙桂芬　李国显　 禹伟　郭士杰　 (74)专利代理 机构 天津心知意达知识产权代理 事务所(普通 合伙) 12260 专利代理师 赵雪红 (51)Int.Cl. G01D 21/02(2006.01) G01K 7/22(2006.01) G01L 1/14(2006.01) D01F 6/94(2006.01)D01F 6/70(2006.01) D01F 1/10(2006.01) (54)发明名称 一种超薄可呼吸完全解耦的柔性压力-温度 双模式传感器 (57)摘要 本发明提供了一种超薄可呼吸完全解耦的 柔性压力 ‑温度双模式传感器， 所述传感器包括 七层结构， 上下两层均为TPU纤维封装层， 中间结 构从上到下依次为热敏感层、 PEDOT:PSS叉指电 极、 IL/TPU电解质、 IL/TPU纤维膜、 以及PEDOT: PSS/Co3O4叉指电极。 本发明的双模式传感器信 号无干扰， 温度与压力传感器灵敏度高， 透气性 好， 疏水性好， 可以防汗； 本发明制备工艺简单， 可操作性强。 权利要求书2页 说明书6页 附图6页 CN 114993381 A 2022.09.02 CN 114993381 A 1.一种超薄可呼吸完全解耦的柔性压力 ‑温度双模式传感器， 其特征在于： 所述传感器 包括七层结构， 上下两层均为TPU纤维封装层， 中间结构从上到下依次为热敏感层、 PEDOT: PSS叉指电极、 I L/TPU电解质层、 I L/TPU纤维膜、 以及PEDOT: PSS/Co3O4叉指电极。 2.根据权利要求1所述的一种 超薄可呼吸完全解耦的柔性压力 ‑温度双模式传感器， 其 特征在于： 所述热敏感层含有温度敏感材料PEDOT:PSS， 并且在具有热敏感 的PEDOT:PSS溶 液中加入具有微纳片层结构的石墨烯与PV A。 3.根据权利要求1所述的一种 超薄可呼吸完全解耦的柔性压力 ‑温度双模式传感器， 其 特征在于： 所述PEDOT:PSS/Co3O4叉指电极中的Co3O4为叉指电极内部与表面引入了微孔与 微球结构。 4.根据权利要求1所述一种超薄可呼吸完全解耦的柔性压力 ‑温度双模式传感器， 其特 征在于： 所述 IL/TPU电解质层是将离 子液体与TPU混合后通过静电纺丝 工艺获得。 5.根据权利要求1所述的一种 超薄可呼吸完全解耦的柔性压力 ‑温度双模式传感器， 其 特征在于： 所述TPU纤维封装层是将TPU溶 液使用静电纺丝 工艺获得。 6.如根据权利要求1 ‑5所述的一种超薄可呼吸完全解耦的柔性压力 ‑温度双模式传感 器的制备 方法， 其特 征在于： 包括以下步骤 步骤1： 制备TPU纤维封装层； DMSO、 DMF和THF按照重量为1:4.5:4.5加入烧杯中后混合， 然后将TPU颗粒按照17wt.％ 的比例加入到上述混合溶液中， 然后放于60 ‑70℃的磁力搅拌器水浴锅中搅拌2 ‑3小时， 直 至所有TPU颗粒完全 溶解， 然后使用安装有19g针头的5ml或10ml的注 射器将溶液吸入其中， 并安装于静电纺丝设备上， 并将参数设置为15 ‑27KV电压， 0.1ml/min的速度,纺丝1 ‑2小时 后获得TPU纤维封装层； 步骤2： 制备I L/TPU电解质层； DMSO、 DMF和THF按照重量为1:4.5:4.5加入烧杯中后混合， 然后将TPU颗粒按照17wt.％ 的比例加入到上述混合溶液中， 然后再将 离子液体按照0 ‑20wt.％加入 上述混合溶液中， 放 于60‑70℃的磁力搅拌器水浴锅中搅拌2 ‑3小时， 直至所有TPU颗粒完全 溶解， 然后使用安装 有19g针头的5ml或10ml的注射器将溶液吸入其中， 并安装于静电纺丝设备上， 并将参数设 置为25‑35KV电压， 0.0 01‑0.005ml/min的速度,纺丝10 ‑20小时后获得I L/TPU纤维电解质； 步骤3： 制备PEDOT: PSS叉指电极； 将1‑5wt.％浓度的PEDOT:PSS溶液放入装有内径为0.06 ‑0.1mm内径的点胶管中， 安装 于3D打印机上， 在40 ‑100Pa的气压下按照图纸打印到I L/TPU纤维膜上； 步骤4： 制备 热敏感层； 将石墨烯， PEDOT:PSS,PVA颗粒,和去离子水按照5:5:1:4或2.5:5:1:4或1.25:5:1:4的 重量比加入烧杯中,放于然后80 ‑100℃的磁力搅拌器水浴锅中搅拌1 ‑2小时， 直至所有PVA 颗粒完全溶解， 然后放入装有 内径为0.13 ‑0.15mm内径的点胶管中， 安装于3D打印机上， 在 400Pa的气压下按照图纸打印到PEDOT: PSS叉指电极上； 步骤5： 制备PEDOT: PSS/Co3O4叉指电极； Co3O4,PEDOT:PSS溶液， PVA与去离子水按照0.05:5:1:4的重量比加入烧杯中， 然后放于 然后80‑100℃的磁力搅拌器水浴锅中搅拌1 ‑2小时， 直至所有PVA颗粒完全溶解， 然后放入 装有内径为0.13 ‑0.15mm内径的点胶管中， 安装于3D打印机上， 在400Pa的气压下按照图纸权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114993381 A 2打印到IL/TPU纤维电解质上； 步骤6： 将TPU热熔胶膜放置于各部分的边缘， 然后从上向下依次安装， 最后放于60 ‑100 ℃的加热台上， 获得压力 ‑温度双模式传感器。 7.一种可穿戴设备， 其特征在于： 包含至少一个权利要求1 ‑5任一项所述的双模式传感 器。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114993381 A 3