CN110736559A - 柔性温度-压力传感器及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种柔性温度‑压力传感器及其制备方法和应用，柔性温度‑压力传感器包括：柔性感温、感压三维纤维材料以及上下电极。通过浸渍‑吸附的方法，将具有优异导电性和热电性的PEDOT：PSS附着于柔性三维纤维基底上，形成导电和热电通路，利用柔性三维纤维基底的柔韧性、热绝缘性以及PEDOT：PSS良好的导电性，实现柔性三维纤维基底厚度上的温差自发电以及温度‑压力传感的功能，从而实现对温度和压力刺激的同时检测和有效分辨。本发明提供的柔性温度‑压力传感器具有柔韧性好、热电优值高、制备工艺简单、可实现大规模生产的优势，并能将其制备成服装应用于可穿戴电子器件领域。

Description

柔性温度-压力传感器及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于传感材料技术领域，尤其涉及一种柔性温度-压力传感器及其制备方法和应用。

背景技术

随着人工智能、健康监测以及人体修复技术的发展，能够模仿人体皮肤功能，获取外界环境信息并与之交互的电子皮肤的开发成为研究热点。由于外界刺激的复杂性，具有多重传感功能，能够同时感知并分辨多种刺激成为电子皮肤开发首要解决的问题之一。电子皮肤的多重传感功能是指能够同时感知外界环境中的多种刺激，并将其转换为电子信号而输出，其中对机械刺激和温度刺激的感知是皮肤最基本的功能。然而，由于多种刺激及输出信号之间的相互干扰，能够同时检测并有效分辨各种刺激依然是个难点。

聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT：PSS)作为具有良好热电性能的聚合物热电材料，被广泛应用于温度传感器的制备。现有技术通常将PEDOT：PSS或其复合热电材料涂覆于基底表面，然后在基底表面上的两端设置电极形成导电通路，当温度发生变化时，两端电极之间的热电材料发生载流子的流动，引起电信号的变化，从而实现温差发电或温度传感的功能。

然而，现有技术中，仅是着力于利用热电复合材料对温度变化的响应，实现对温度的传感，并且，为了提高热电复合材料对温度差感应的灵敏度，现有技术中，均是在长条状的基材上涂覆热电材料以制备得到长条状的热电复合材料，然后对长条状的热电复合材料的两端进行感测，实现的是在基材的平面方向上的传感，当热电复合材料发生形变时，可能对温度传感的可靠性造成影响。因此，如何实现同一种材料对温度和压力两种刺激的同时检测和有效分辨是亟待解决的问题。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种柔性温度-压力传感器及其制备方法和应用，通过将具有优异导电性和热电性的PEDOT：PSS附着于三维纤维基底上，形成导电和热电通路，利用三维纤维材料的柔韧性、热绝缘性以及PEDOT：PSS良好的导电性，实现材料厚度上的温差自发电以及温度-压力传感功能，具有柔韧性好、热电优值高、制备工艺简单、可实现大规模生产的优势，并能制备成服装应用于可穿戴电子器件领域。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种柔性温度-压力传感器，包括：柔性感温、感压三维纤维材料以及设置于所述柔性感温、感压三维纤维材料上下表面的电极；

所述柔性感温、感压三维纤维材料包括柔性三维纤维基底以及吸附于所述柔性三维纤维基底上的热电材料，所述热电材料的吸附量为10％～40％；

所述柔性感温、感压三维纤维材料通过电极及外接电路，在厚度方向上形成导电及热电通道；

所述柔性感温、感压三维纤维材料通过上下表面的温差，在厚度方向上形成电动势，实现温度传感及温差发电功能；

所述柔性感温、感压三维纤维材料通过厚度方向上的压力造成的形变，产生厚度方向上的电阻变化，实现压力传感功能。

进一步的，所述热电材料包括PEDOT：PSS或其与无机热电材料组成的PEDOT：PSS复合物；所述柔性三维纤维基底为针织物、机织物、无纺布或三维织物；所述电极为银纳米线、银浆、金、铜、镍中的一种或多种。

进一步的，所述无机热电材料包括石墨烯、碳纳米管、碲化铋；所述柔性三维纤维基底包含具有空隙结构的中间层，用于提高所述三维纤维基底的热绝缘性。

进一步的，所述柔性三维纤维基底的厚度取值范围为0.2～10mm，单面所述电极的厚度取值范围为30～50μm。

以上所述的柔性温度-压力传感器的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

S1.制备热电材料溶液；

S2.将柔性三维纤维基底在所述热电材料的溶液中进行浸渍处理，然后取出烘干，得到所述柔性感温、感压三维纤维材料；

S3.在所述柔性感温、感压三维纤维材料的上下表面制备上下电极，得到所述柔性温度-压力传感器。

进一步的，在步骤S1中，所述热电材料溶液为PEDOT：PSS水溶液，或为PEDOT：PSS水溶液与极性有机溶剂组成的PEDOT：PSS混合溶液；或为所述PEDOT：PSS水溶液或所述PEDOT：PSS混合溶液与所述无机热电材料组成的PEDOT：PSS复合溶液。

进一步的，所述PEDOT：PSS水溶液的质量浓度为1～2wt％，所述PEDOT：PSS混合溶液中极性有机溶剂的添加量为所述PEDOT：PSS水溶液体积的1～10％，所述无机热电材料的添加量为所述PEDOT：PSS总质量的1～10wt％。

进一步的，所述极性有机溶剂为二甲基亚砜、乙二醇、四氢呋喃中的一种或多种。

进一步的，在步骤S2中，所述柔性三维纤维基底取出后在100～200℃下烘干处理10～60min，然后再浸渍于乙二醇溶剂中处理60～300min，取出后在100～200℃下真空处理5～30min。

以上所述的柔性温度-压力传感器，或以上所述的方法制备的柔性温度-压力传感器应用于温度传感、压力传感及自发电温度-压力传感。

有益效果

与现有技术相比，本发明提供的柔性温度-压力传感器及其制备方法和应用具有如下有益效果：

(1)本发明通过浸渍-吸附的方法，将具有优异导电性和热电性的PEDOT：PSS附着于柔性三维纤维基底上，得到柔性感温、感压三维纤维材料，然后在柔性感温、感压三维纤维材料上下表面制备电极，从而形成导电和热电通路，利用柔性三维纤维基底的柔韧性、热绝缘性以及PEDOT：PSS良好的导电性和热电性，实现柔性三维纤维基底厚度上的温差自发电以及温度-压力传感的功能。

(2)本发明通过在PEDOT：PSS溶液中添加极性溶剂或无机热电材料，显著提高柔性感温、感压三维纤维材料的热电优值，从而提高柔性温度-压力传感器的热电性能。

(3)本发明制备的柔性温度-压力传感器可以将温度-压力刺激分别转换为互相独立的电压及电阻信号，实现同一种材料对两种刺激的同时检测和有效分辨，从根本上避免了两种刺激及输出信号之间的相互干扰。

(4)本发明制备的柔性温度-压力传感器利用PEDOT：PSS的塞贝克效应，当柔性感温、感压三维纤维材料上下表面存在温差时，能够形成温差自发电，为压力与温度的检测提供所需的电压，无需外接电源。

(5)本发明提供的柔性温度-压力传感器具有柔韧性好、热电优值高、制备工艺简单、可实现大规模生产的优势，并能将其制备成服装应用于可穿戴电子器件领域。

附图说明

图1为本发明提供的柔性温度-压力传感器的制备方法流程图；

图2为本发明提供的柔性温度-压力传感器的电流-压力的变化关系曲线；

图3为本发明提供的柔性温度-压力传感器的电压-温度差的变化关系曲线；

图4为本发明提供的柔性温度-压力传感器的电压-温度差循环次数的变化关系曲线；

图5为本发明提供的柔性温度-压力传感器自发电温度压力检测曲线；

图6为本发明提供的柔性温度-压力传感器手指弯曲压力及与环境的温差检测曲线。

具体实施方式

以下将对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

本发明选择可溶于水、热电性能良好、成膜性好、易处理和加工的PEDOT：PSS作为热电材料，通过浸渍-吸附的方法，将其附着于柔性三维纤维基底上，得到柔性感温、感压三维纤维材料，然后在柔性感温、感压三维纤维材料上下表面制备上下电极，得到柔性温度-压力传感器。本发明利用PEDOT：PSS材料的Seebeck效应实现温差发电和温度传感功能，利用柔性感温、感压三维纤维材料的形变导致的电阻变化，实现压力传感功能。

请参阅图1所示，本发明提供的柔性温度-压力传感器的制备方法包括以下步骤：

S1.制备热电材料溶液；

S2.将所述柔性三维纤维基底在所述热电材料的溶液中进行浸渍处理，然后取出烘干，得到所述柔性感温、感压三维纤维材料；

S3.在所述柔性感温、感压三维纤维材料的上下表面制备上下电极，得到所述柔性温度-压力传感器。

作为优选，所述柔性三维纤维基底应具有一定的亲水性，如由棉、聚酯、尼龙、聚氨酯、聚酰胺、玻璃纤维、碳纤维中的一种或多种纤维复合制备所得的针织物、机织物、无纺布或三维织物。

作为优选，所述柔性三维纤维基底包含具有空隙结构的中间层，用于提高所述三维纤维基底的热绝缘性

作为优选，所述柔性三维纤维基底的厚度为0.2～10mm，以保证柔性温度-压力传感器的温差发电、温度-压力传感功能均能在厚度方向上实现。

作为优选，所述PEDOT：PSS溶液中可添加极性溶剂，如二甲基亚砜(DMSO)、乙二醇(EG)、四氢呋喃(THF)等，这些溶剂可使聚合物的分子链排列得更加规整，从而使载流子的迁移率提升。其中，使用DMSO掺杂可使电导率提高两个数量级，相较与DMSO，EG与THF掺杂电导率提高相对较少。

作为优选，所述PEDOT：PSS溶液中还可添加无机热电材料，如石墨烯、碳纳米管、碲化铋等。其中，碳纳米管具有长程电导率和很大的长径比，因此具有极高的电导率和相对较高的Seebeck系数，添加到PEDOT：PSS中可以显著的提高材料电导率；此外，碳纳米管在PEDOT：PSS中具有稳定的均匀分散的性质，这样将分散均匀的混合溶液应用到纤维基底，可保证材料热电性能的稳定性，而且织物具有柔性、轻质及不易损坏等特点。此外，碳纳米管与PEDOT:PSS相互连接，能够形成众多的导电交联点，使得PEDOT:PSS电导率有极大的提升，进而提高材料的热电优值。

作为改进，本发明将浸渍和烘干后的柔性感温、感压三维纤维材料，再浸渍于EG溶剂中，通过合理控制浸渍时间，将柔性感温、感压三维纤维材料中未被离子化的PSS分子移走，从而显著提高其导电能力和热化转化效率。

本发明制备的柔性温度-压力传感器，当在材料厚度方向上，即上下电极存在温度差时，由于热电材料的塞贝克效应，材料上下表面会产生一个电动势，实现厚度方向上的温差发电功能，进一步地，可以根据温差电动势的大小判断温差大小，从而实现温度传感的功能。

本发明制备的柔性温度-压力传感器，当在材料厚度方向上施加压力时，材料会发生形变，导致其电阻发生变化，从而根据电阻变化判断压力大小，实现压力传感的功能。

本发明制备的柔性温度-压力传感器，当在材料厚度方向上同时存在温度差和压力时，材料自身所产生的温差电动势可以作为电源，然后再根据电动势大小和电阻大小，同时检测和分辨温度和压力值，从而实现自发电温度-压力传感的功能。

本发明制备的柔性温度-压力传感器，利用柔性感温、感压三维纤维材料实现了温度-压力的同时传感，而且能够将温度-压力刺激分别转化为互相独立的电信号，从本质上避免两种刺激及输出信号之间的相互干扰。

实施例1

实施例1提供的柔性温度-压力传感器，其制备方法如下：

S1.选取PEDOT：PSS水溶液(规格：Clevios PH1000，浓度：1.3wt％)作为热电材料溶液；

S2.选取尺寸为10mm×10mm×2mm的三维织物作为柔性三维纤维基底，将其浸渍于步骤S1所述的PEDOT：PSS水溶液中，同时伴随超声处理2h，然后取出，在130℃下烘干处理15min；

然后再次浸渍于步骤S1制得的PEDOT：PSS水溶液中，同时伴随超声处理30min，取出后，在130℃下烘干处理15min；

S3.在制得的柔性感温、感压三维纤维材料上下表面刷上银浆作为电极，厚度为40μm，在80℃下烘干处理5min，即得到所述自发电柔性温度-压力传感器。

实施例2

作为改进，实施例2提供的柔性温度-压力传感器，其制备方法如下：

S1.向PEDOT：PSS水溶液(规格：Clevios PH1000，浓度：1.3wt％)中加入水溶液体积分数5％的DMSO，然后超声处理1小时，得到PEDOT：PSS混合溶液；

S2.选取尺寸为10mm×10mm×2mm，包含具有空隙结构的中间层的三维织物作为柔性三维纤维基底，将其浸渍于步骤S1制得的PEDOT：PSS混合溶液中，同时伴随超声处理2h，然后取出，在130℃下烘干处理15min；

然后再次浸渍于步骤S1制得的PEDOT：PSS混合溶液中，同时伴随超声处理30min，取出后，在130℃下烘干处理15min；

取出样品后，立即浸入EG溶液中，室温下浸渍2h，然后取出，在130℃下抽真空处理5min，得到柔性感温、感压三维纤维材料；

S3.在制得的柔性感温、感压三维纤维材料上下表面刷上银浆作为电极，厚度为40μm，在80℃下烘干处理5min，即得到所述柔性温度-压力传感器。

将实施例2制备的柔性温度-压力传感器应用于温度传感、压力传感及自发电温度-压力传感上，分别对其进行压力检测、温度检测和温度压力同时检测，表征其温度-压力传感性能，具体如下：

(1)压力传感性能：通过上下电极与外部电路相连，提供0.1V的电压，在样品表面施加不同的压力，分别测试上下表面温差为1K、5K、10K、20K、30K和40K的电流信号，得到电流随施加压力变化而变化的曲线。测试结果如图2所示，图中纵坐标中，I₀为施加压力为0时的电流，ΔI为测试电流与I₀之差。可以看出，当上下表面温差相同时，随着施加压力的增大，电流变化率呈非线性增大，根据电流变化可推测出电阻变化，进而推导出施加的压力值。当上下表面温差不同，施加的压力相同时，电流变化率基本相同，说明温度的变化不影响样品对压力信号的检测。

(2)温度传感性能：将样品下表面置于加热板上，使其上下表面形成一个温度差，由于热电材料的塞贝克效应，材料两端形成了一个电动势，分别测试压力为1kPa、5kPa、10kPa、20kPa和50kPa时的电压信号，得到电压随温度差的变化曲线。如图3所示，可以看出，当施加的压力相同时，随着温度差的增大电压逐渐增大，根据公式Vtherm＝ST×ΔT(输出电压＝塞贝克系数×温度差)，可以得出，当材料的塞贝克系数一定时，电压与温度差成正比，与施加的压力无关，因此，当施加不同压力时，相同温差下产生的电压基本相同，说明外界压力的变化对样品本身的温度传感功能基本无影响。根据公式也可以反推出温差大小，从而达到温度传感的功能。

对样品依次进行温度差为1K和3K的循环电压信号监测，电压信号随循环次数的变化如图4所示，可以看出，电压信号对温度差的变化的响应较灵敏，当循环测试10后，电压信号仍较稳定，说明样品的电压传感性能较好。

(3)自发电温度-压力检测：将样品置于测试台上，使其上下表面形成一个温度差，同时施加外部压力，同步测试电压和电流信号的变化，以压力为1kPa，样品顶部温度为23℃，底部为26.5℃的测试条件，进行循环测试。测试结果如图5所示，下曲线代表温差发电曲线，对应的左侧坐标值，上曲线代表施加压力后电流的变化曲线，对应右侧坐标值。可以看出，由于热电材料的塞贝克效应，材料两端形成了一个电动势，达到自发电效果。温差变化时，产生的电压也会随之改变，从而达到温度传感功能。此外，当对材料施加外部压力时，材料电阻随之变化，从而得到电流随压力变化的曲线，可同时达到压力传感功能。因此，得到了具有自发电功能的温度-压力传感器。从图中还可以看出，随着测试循环次数的增加，电压信号和电流信号基本无变化，说明传感器的循环稳定性较好。

图6为手指施加不同弯曲压力时，测试的电流信号变化曲线，以及手指与环境的温度差产生的电压信号变化曲线。上曲线代表温差发电曲线，对应的左侧坐标值，由于手指温度与外界温度恒定，因此温差发电产生的电压也是恒定值。下曲线代表手指弯曲过程中，材料所受压力变化而产生的电流变化曲线，对应右侧坐标值，由于手指弯曲程度不同，材料所有压力不同，因此产生的电流变化也不同。

实施例3

作为另一种改进方案，实施例3提供的柔性温度-压力传感器，与实施例2相比，不同之处在于，步骤S1中热电材料溶液的制备方法如下：

S1.向PEDOT：PSS水溶液(规格：Clevios PH1000，浓度：1.3wt％)中加入PEDOT：PSS质量10wt％的碳纳米管，然后超声处理1小时，得到PEDOT：PSS复合溶液；

其他与实施例2基本相同，在此不再赘述。

实施例4

作为另一种改进方案，实施例4提供的柔性温度-压力传感器，与实施例2相比，不同之处在于，步骤S1中热电材料溶液的制备方法如下：

S1.向PEDOT：PSS水溶液(规格：Clevios PH1000，浓度：1.3wt％)中依次加入水溶液体积5vol％的DMSO和PEDOT：PSS质量2wt％的碳纳米管，然后超声处理1小时，得到PEDOT：PSS复合溶液；

其他与实施例2基本相同，在此不再赘述。

实施例1至4制备的柔性温度-压力传感器的热电性能参数如表1所示，可以看出，实施例2采用极性溶剂掺杂后，制备的柔性温度-压力传感器相比实施例1，电导率提高，导热率降低，塞贝克系数也相应提高，因此材料热电优值明显提高，说明极性溶剂掺杂有助于提高传感器的热电传感性能。实施例3相比实施例1添加了碳纳米管，吸附量增大，虽然材料热导率增加，但是电导率和塞贝克系数都明显提高，因此热电优值也升高，有助于提高材料的热电传感性能。

相比于实施例2，实施例4又添加了碳纳米管，可以看出，制得的传感器的塞贝克系数不变，电导率提高，热导率略微增大，整体表现为热电优值提高，因此材料的热电性能也相应提高，材料的温度传感灵敏性和精度也会相应提高。但是碳纳米管的加入会影响纤维材料基体本身的柔韧性，因此在制备过程中，需要根据应用选择合适的工艺。

表1实施例1至4制备的柔性温度-压力传感器的热电性能参数

实施例5～14

实施例5～14提供的柔性温度-压力传感器，与实施例2相比，不同之处分别在于，柔性三维纤维基底及电极组成如表2所示，其他与实施例2基本相同，在此不再赘述。

实施例5至14制备的柔性温度-压力传感器的热电性能参数如表3所示，可以看出，当基底为针织物或机织物或无纺布时，材料的电导率降低、热导率增大，说明导电性和热绝缘性均降低，热电优值也会相应降低，导致温度-压力传感的灵敏度会有所降低。因此选择有中间层的三维织物，有助于提高材料的热电性能及压力传感性能。从实施例8至10可以看出，随着三维纤维基底厚度的增加，热电材料的吸附量逐步增加，因此电导率逐步增大，热导率逐渐降低，整体表现为热电优值提高，说明材料的热电性能随吸附量的增大而增大。从实施例11至14可以看出，电极材料变化时，传感器的塞贝克系数和导电率不变，但是传热导率产生小范围内变化，因此带动热电优值小范围浮动，影响不是很大，说明在本发明限定的电极材料范围内，传感器均具有较好的热电传感性能。

表2实施例5～14柔性三维纤维基底及电极组成

表3实施例5至14制备的柔性温度-压力传感器的热电性能参数

实施例15～21

实施例15～21提供的柔性温度-压力传感器，与实施例2相比，不同之处在于，热电材料溶液的组成如表4所示，其他与实施例2基本相同，在此不再赘述。

实施例15至21制备的柔性温度-压力传感器的热电性能参数如表5所示，可以看出，随着DMSO添加量的增大，温度-压力传感器的塞贝克系数、导热系数、电导率均产生波动性变化，说明极性溶剂添加量过多和过少，均不利于传感器热电性能的提高。选用EG或THF时，传感器电导率和热电优值相比添加DMSO有所降低，说明极性溶剂的种类对传感器的热电性能也有一定的影响。随着PEDOT：PSS水溶液浓度的增加，吸附量逐渐增大，传感器的电导率及热导率均增大，说明导电性提高，热绝缘性降低，因此需根据综合性能选择合适的PEDOT：PSS水溶液浓度。

表4实施例15～21热电材料溶液的组成

实施例	PEDOT：PSS水溶液浓度/wt％	极性溶剂种类	极性溶剂质量分数/wt％
				15	1.3	DMSO	1
16	1.3	DMSO	10
				17	1.3	THF	5
18	1.3	EG	5
				19	1.3	DMSO,EG	5
20	1	DMSO	5
				21	2	DMSO	5

表5实施例15至21制备的柔性温度-压力传感器的热电性能参数

实施例22～26

实施例22～26提供的柔性温度-压力传感器，与实施例3相比，不同之处在于，热电材料溶液的组成如表6所示，其他与实施例3基本相同，在此不再赘述。

实施例22至26制备的柔性温度-压力传感器的热电性能参数如表7所示，随着碳纳米管添加量的增加，吸附量逐渐增加，传感器的塞贝克系数、电导率、热导率均逐渐增大，但是由于热导率的增加占主导，因此导致热电优值逐渐降低，说明纳米管添加量过大，不利于传感器热电性能的提高。但添加碳纳米管后，电导率均高于实施例2，说明碳纳米管的加入有助于提高传感器的导电性。当无机热电材料为碲化铋时，传感器的塞贝克系数和电导率明显提高，但热导率也显著增大，总体表现为材料的热电优质大大提升，因此具有优异的自供电及温度-压力传感功能。

表6实施例22～26热电材料溶液的组成

实施例	PEDOT：PSS水溶液浓度/wt％	无机热电材料	无机热电材料质量分数/wt％
				22	1.3	碳纳米管	1
23	1.3	碳纳米管	5
				24	1.3	碳纳米管	10
25	1.3	石墨烯	10
				26	1.3	碲化铋	10

表7实施例22至26制备的柔性温度-压力传感器的热电性能参数

实施例27～36

实施例27～36提供的柔性温度-压力传感器，与实施例2相比不同之处在于，在步骤S2中，柔性三维纤维基底从PEDOT：PSS混合溶液中取出后的烘干条件，以及在EG中的浸渍时间和取出后抽真空处理条件如表8所示，其他与实施例2基本相同，在此不再赘述。

实施例27至36制备的柔性温度-压力传感器的热电性能参数如表9所示，可以看出，在本发明限定的制备条件范围内，传感器的塞贝克系数、电导率、热导率变化不大，热电优值变化很小，均具有较好的热电性能。

表8实施例27～36步骤S2制备条件

表9实施例27至36制备的柔性温度-压力传感器的热电性能参数

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种柔性温度-压力传感器，其特征在于，包括：柔性感温、感压三维纤维材料以及设置于所述柔性感温、感压三维纤维材料上下表面的电极；

所述柔性感温、感压三维纤维材料包括柔性三维纤维基底以及吸附于所述柔性三维纤维基底上的热电材料，所述热电材料的吸附量为10％～40％；

所述柔性感温、感压三维纤维材料通过电极及外接电路，在厚度方向上形成导电及热电通道；

所述柔性感温、感压三维纤维材料通过上下表面的温差，在厚度方向上形成电动势，实现温度传感及温差发电功能；

所述柔性感温、感压三维纤维材料通过厚度方向上的压力造成的形变，产生厚度方向上的电阻变化，实现压力传感功能。

2.根据权利要求1所述的柔性温度-压力传感器，其特征在于，所述热电材料包括PEDOT：PSS或其与无机热电材料组成的PEDOT：PSS复合物；所述柔性三维纤维基底为针织物、机织物、无纺布或三维织物；所述电极为银纳米线、银浆、金、铜、镍中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的柔性温度-压力传感器，其特征在于，所述无机热电材料包括石墨烯、碳纳米管、碲化铋；所述柔性三维纤维基底包含具有空隙结构的中间层，用于提高所述三维纤维基底的热绝缘性。

4.根据权利要求1所述的柔性温度-压力传感器，其特征在于，所述柔性三维纤维基底的厚度取值范围为0.2～10mm，单面所述电极的厚度取值范围为30～50μm。

5.一种权利要求1至4中任一项权利要求所述的柔性温度-压力传感器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

S1.制备热电材料溶液；

S2.将柔性三维纤维基底在所述热电材料溶液中进行浸渍处理，然后取出烘干，得到所述柔性感温、感压三维纤维材料；

S3.在所述柔性感温、感压三维纤维材料的上下表面制备上下电极，得到所述柔性温度-压力传感器。

6.根据权利要求5所述的柔性温度-压力传感器的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述热电材料溶液为PEDOT：PSS水溶液，或为PEDOT：PSS水溶液与极性有机溶剂组成的PEDOT：PSS混合溶液；或为所述PEDOT：PSS水溶液或所述PEDOT：PSS混合溶液与所述无机热电材料组成的PEDOT：PSS复合溶液。

7.根据权利要求6所述的柔性温度-压力传感器的制备方法，其特征在于，所述PEDOT：PSS水溶液的质量浓度为1～2wt％，所述PEDOT：PSS混合溶液中极性有机溶剂的添加量为所述PEDOT：PSS水溶液体积的1～10％，所述无机热电材料的添加量为所述PEDOT：PSS总质量的1～10wt％。

8.根据权利要求6所述的柔性温度-压力传感器的制备方法，其特征在于，所述极性有机溶剂为二甲基亚砜、乙二醇、四氢呋喃中的一种或多种。

9.根据权利要求5所述的柔性温度-压力传感器的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述柔性三维纤维基底取出后在100～200℃下烘干处理10～60min，然后再浸渍于乙二醇溶剂中处理60～300min，取出后在100～200℃下真空处理5～30min。

10.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的柔性温度-压力传感器，或根据权利要求5至9中任一项权利要求所述的方法制备的柔性温度-压力传感器在温度传感、压力传感及自发电温度-压力传感上的应用。

Images