CN113203348A - 一种纤维型热电模块多区域识别器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种纤维型热电模块多区域识别器及其制备方法。其中纤维型热电模块多区域识别器包括：呈阵列排布的多个纤维型热电模块，其中纤维型热电模块包括m个横向纤维型热电模块以及n个纵向纤维型热电模块，m、n分别为正整数；m个横向纤维型热电模块以及n个纵向纤维型热电模块的输出信号分别响应于周围探测区域的温度变化，从而根据m个横向纤维型热电模块以及n个纵向纤维型热电模块输出的m+n个输出信号确定出温度变化的一个或多个探测区域的位置，从而减少了输出信号的数量，可以实现大范围、大面积、不同区域的探测，提高了灵活性。

Description

一种纤维型热电模块多区域识别器及其制备方法
技术领域
本发明涉及热电模块领域，具体涉及一种纤维型热电模块多区域识别器及其制备方法。
背景技术
塞贝克效应是将热能转化成电能的效应。利用塞贝克效应可以制作热电模块，热电模块不仅可以将自然界或工业生产活动产生的各种热能直接转化为有价值的电能，还可以通过将热电模块集成制得多区域的位置探测器。
传统的热电模块通常采用无机热电材料，存在柔韧性差、含有毒重金属等缺陷，严重阻碍了其未来的应用。碳材料、有机聚合物、以及它们的复合材料是传统热电材料的可能替代品。当前的热电模块已经不再局限于块体材料，还可以使用薄膜、纤维等制备热电模块。
利用热电纤维制备的热电模块，已经具备了一定的温差发电的实际使用能力。除了用于实现温差发电，热电纤维还可以制备成位置探测装置。Ding等人利用湿法制备的连续p-n热电纤维组装了一个热电织物触控面板(Ding et al.,Nature Communications 11,(2020)，利用温差产生的电信号反映接触位点，通过多点信号实现文字显示的功能。然而，当前在位置探测领域，现有技术中对成阵列排布的探测位点进行探测时，使用的输出信号较多。例如对(m+1)×(n+1)个探测位点进行探测时(m、n分别为正整数)，需要((m+1)×(n+1))个输出信号或者(m+n+2)个输出信号。这导致也需要数量较多的探测器。
发明内容
本发明的一个目的是要提供一种减少输出信号数量的纤维型热电模块多区域识别器及其制备方法。
本发明一个进一步的目的是要利用有限的输出信号实现相应位点的探测。
特别地，本发明提供了一种纤维型热电模块多区域识别器，其包括：
呈阵列排布的多个纤维型热电模块，其中纤维型热电模块包括m个横向纤维型热电模块以及n个纵向纤维型热电模块，m、n分别为正整数；
m个横向纤维型热电模块以及n个纵向纤维型热电模块的输出信号分别响应于周围探测区域的温度变化，从而根据m个横向纤维型热电模块以及n个纵向纤维型热电模块输出的m+n个输出信号确定出温度变化的一个或多个探测区域的位置。
可选地，m个横向纤维型热电模块具有依次排列的n+1个热电模块区域；
n个纵向纤维型热电模块具有依次排列的m+1个热电模块区域。
可选地，热电模块区域由k段p型热电纤维和k段n型热电纤维以互相交错的方式卷绕在衬底上形成，同一侧的p-n结点的位置对应一个探测区域，从而使得一个热电模块区域的两侧分别形成一个探测区域，k为正整数。
可选地，每个热电模块相邻的热电模块区域之间相邻的两段热电纤维具有设定间距L。
可选地，p型热电纤维和n型热电纤维分别分布在衬底两面，使得所述衬底同一面上所含纤维的热电性质相同。
可选地，热电模块被排布为：从其中一个探测区域开始，利用横向纤维型热电模块的热电模块区域的一侧探测区域和纵向纤维型热电模块的热电探测区域的一侧探测区域对探测区域进行包围，直至热电模块中所有的探测区域被全部包围。
可选地，探测区域包括：
包含一个横向纤维型热电模块的热电模块区域的一侧探测区域和一个纵向纤维型热电模块的热电探测区域的一侧探测区域；
包含一个横向纤维型热电模块的热电模块区域的一侧探测区域和两个纵向纤维型热电模块的热电探测区域的一侧探测区域；
包含两个横向纤维型热电模块的热电模块区域的一侧探测区域和一个纵向纤维型热电模块的热电探测区域的一侧探测区域；
包含两个横向纤维型热电模块的热电模块区域的一侧探测区域和两个纵向纤维型热电模块的热电探测区域的一侧探测区域。
可选地，横向纤维型热电模块区域之间的间隔部位和纵向纤维型热电模块区域之间的间隔部位重叠，并利用绝缘材料分隔。
可选地，横向纤维型热电模块区域和纵向纤维型热电模块区域可部分重叠，重叠区域利用绝缘材料分隔。
相邻的纤维型热电模块之间热电模块区域可部分重叠，重叠区域利用绝缘材料分隔。可选地，相邻的横向纤维型热电模块之间热电模块区域可部分重叠，重叠区域利用绝缘材料分隔。可选地，相邻的纵向纤维型热电模块也可如此，即相邻的纵向纤维型热电模块之间热电模块区域可部分重叠，重叠区域利用绝缘材料分隔。
可选地，两段热电纤维的间距L设置为相同或不同，并且L不作具体限定，可根据需要进行设置。例如L被配置为：100μm≤L<100cm；或者0.1nm≤L<100nm；或者100nm≤L<500nm；或者500nm≤L<1μm；或者1μm≤L<100μm；或者100cm≤L<500cm；或者L≥500cm。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种纤维型热电模块多区域识别器的制备方法，用于制备上述任一种的纤维型热电模块多区域识别器。本发明提供了一种纤维型热电模块多区域识别器，其包括：本发明的纤维型热电模块多区域识别器可以利用有限的输出信号实现相应位点的探测。
进一步地，本发明的纤维型热电模块多区域识别器中，热电纤维间的间隔可以根据需要进行调节，可以实现大范围、大面积和不同区域的探测。
进一步地，本发明方案中，热电模块和热电模块区域的信号探测机理来源于衬底两侧边缘处p-n结的结点接触。因此，可以实现有效利用热源，对于热源面积和形状要求较低。其中一个热电模块区域中的一个p-n结结点探测到温度变化，不一定是热电模块区域所有p-n结结点接触热源，该区域的热电信号即可输出。
进一步地，本发明方案中，热电模块或者热电模块区域，基于连续的长度不受限制的一根纤维即可按照预定设计方案制备得到，p型和n型的实现既可在线原位实现，也可以经过后处理进而实现。
进一步地，本发明方案，还可以基于连续的长度不受限制的一根纤维按照预定设计方案制备得到体现预定方案的周期性的热电模块或者热电模块区域。反过来，对于体现预定方案的周期性的热电模块或者热电模块区域，通过剪裁的方式，如，按周期性规律剪裁，即可得到多个原预定方案的热电模块或者热电模块区域。显然，这种通过剪裁的方式也提供了另一种巧妙、灵活、简单、快捷的制备方法，从而制备得到本发明的热电模块或者热电模块区域。实际上，通过剪裁的方式，可以不经过预先设计而实现任意方案的热电模块或者热电模块区域的制备。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本发明的一个实施例的纤维型热电模块多区域识别器的示意图；
图2是图1所示的多区域识别器的横向纤维型热电模块Rm的示意图，虚线方框代表器件的热电模块区域，区域间的距离为L；
图3是图1所示的多区域识别器的纵向纤维型热电模块Cn的示意图，虚线方框代表器件的热电模块区域，区域间的距离为L；
图4是图1所示的多区域识别器的热电模块区域的示意图，两个圆形区域代表两个探测区域；
图5是实施例1的4区域识别器的各部分的示意图，横向纤维型热电模块R1和热电模块区域R11、R12，两个热电模块区域的间隔为L；纵向纤维型热电模块C1和热电模块区域C11、C12，两个热电模块区域的间隔为L。由R1和C1组成的4区域识别器，包含P11、P12、P21、P22共4个探测区域，每个探测区域包含横向纤维型热电模块区域的4个p-n结点和纵向纤维型热电模块区域的4个p-n结点。VR1为R1的输出电压，VC1为C1的输出电压；
图6是实施例1的测试效果图；
图7是实施例1中包含4个位点的识别器的输出情况表，其给出了高于器件的温度接触器件时，器件的输出信号情况；低于器件的温度接触器件时，器件的输出信号情况。其中，“+”代表输出正向电压，“-”代表输出负向电压；
图8是实施例3中包含9个位点的识别器的输出情况表；
图9是实施例4中包含16个位点的识别器的输出情况表；
图10是实施例9中包含6个位点的识别器的输出情况表；
图11是实施例18中包含4个位点的识别器的柔性展示效果图；
图12是实施例19中包含4个位点的识别器，器件探测区域间隔远距离时的展示效果图；
图13是根据本发明的一个实施例的纤维型热电模块多区域识别器的制备方法的示意图；以及
图14是根据本发明的另一实施例的纤维型热电模块多区域识别器的制备方法的示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的一个实施例提供了一种纤维型热电模块多区域识别器。
该纤维型热电模块多区域识别器包括：呈阵列排布的多个纤维型热电模块，其中纤维型热电模块包括m个横向纤维型热电模块(R1、R2、···、Rm)以及n个纵向纤维型热电模块(C1、C2、···、Cn)，m、n分别为正整数；m个横向纤维型热电模块(R1、R2、···、Rm)以及n个纵向纤维型热电模块(C1、C2、···、Cn)的输出信号分别响应于周围探测区域的温度变化，从而根据m个横向纤维型热电模块以及n个纵向纤维型热电模块输出的m+n个输出信号确定出温度变化的一个或多个探测区域的位置，也即同时可实现对一个或多个位置进行探测。
在本实施例的描述中，热电模块为纤维型热电模块的简称，为横向纤维型热电模块以及纵向纤维型热电模块的统称。多区域识别器为纤维型热电模块多区域识别器的简称。
当多区域识别器中的某个位点温度发生变化时，根据输出信号可以判断位点的具体位置。该多区域识别器由(m+n)个纤维型热电模块(R1、R2、···、Rm、C1、C2、···、Cn)组成，共m个横向纤维型热电模块，n个纵向纤维型热电模块，形成(m+1)×(n+1)个可探测区域(P11，P12，···，P(m+1)(n+1))，m、n分别为正整数。多区域识别器中每个热电模块输出一个电压信号，共有(m+n)个输出信号，应用于(m+1)×(n+1)个可探测区域中单个或多个区域的识别。
m个横向纤维型热电模块可以具有依次排列的n+1个热电模块区域；n个纵向纤维型热电模块可以具有依次排列的m+1个热电模块区域。也即多区域识别器中含有的m个横向纤维型热电模块均包含(n+1)个热电模块区域。其中，横向纤维型热电模块Rm包含(n+1)个热电模块区域Rm1、Rm2、···、Rm(n+1)。对应地，多区域识别器含有n个纵向纤维型热电模块，均包含(m+1)个热电模块区域。其中，纵向纤维型热电模块Cn包含(m+1)个热电模块区域Cn1、Cn2、···、Cn(m+1)。
热电模块区域由k段p型热电纤维和k段n型热电纤维以互相交错的方式卷绕在衬底上形成，同一侧的p-n结点的位置对应一个探测区域，从而使得一个热电模块区域的两侧分别形成一个探测区域。每个热电模块中相邻的热电模块区域距离最近的热电纤维具有设定间距L。两段热电纤维的间距L可以设置为相同或不同。也即k段p型热电纤维111和k段n型热电纤维112按照“p-n-···-p-n”的方式串联并卷绕在衬底113上，k为正整数。每个热电模块相邻的热电模块区域间相邻的两段纤维的距离为L，可以根据需要进行调节。
p型热电纤维111和n型热电纤维112分别分布在衬底113两面，使得衬底同一面上所含纤维的热电性质相同。
衬底113可以为绝缘材料，可选择固态硬质衬底，例如可以包括但不限于玻璃衬底、硅片、聚四氟薄片。衬底113也可以选择柔性衬底，例如可以包括但不限于聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚酰亚胺薄膜、聚二甲基硅氧烷薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚醋酸乙烯酯薄膜。
p型热电纤维111为塞贝克系数大于0的纤维材料；例如p型热电纤维111可以包括但不限于碳纳米管纤维、石墨烯纤维、碳纳米管-石墨烯复合纤维、碳纳米管聚合物复合纤维、石墨烯聚合物复合纤维、碳纳米管-石墨烯聚合物复合纤维、聚合物纤维；其中聚合物包括但不限于聚苯胺、聚吡咯、聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸)、聚噻吩、聚酰亚胺等。
n型热电纤维112为塞贝克系数小于0的纤维材料；例如n型热电纤维112可以包括但不限于碳纳米管基复合纤维、石墨烯基复合纤维、碳纳米管-石墨烯基复合纤维、碳纳米管聚合物基复合纤维、石墨烯聚合物基复合纤维、碳纳米管-石墨烯聚合物基复合纤维、聚合物纤维；其中复合材料选择电子供体材料，包括但不限于聚乙烯亚胺、聚乙烯吡咯烷酮、四苯基卟啉等。
本实施例的纤维型热电模块多区域识别器可以实现自支撑，也可依附在绝缘衬底上。
本实施例还提供了一种纤维型热电模块多区域识别器的制备方法，用于制备上述任一种的纤维型热电模块多区域识别器。图13是根据本发明的一个实施例的纤维型热电模块多区域识别器的制备方法的示意图。该纤维型热电模块多区域识别器的制备方法可以包括以下步骤：
S101，制备热电模块区域，可以将k段p型热电纤维和k段n型热电纤维按照“p-n-···-p-n”的方式用导线连接，并均匀缠绕在衬底上，衬底一侧的纤维为p型，另一侧为n型纤维。其中，k为正整数，导线为导电性良好的材料，例如为同一根导电纤维；按照预定区域设置，制备热电模块区域，也可以将一根p型(或n型)热电纤维缠绕在衬底上形成热电模块区域，在缠绕的同时原位将衬底一侧的纤维掺杂成为n型(或p型)。再比如，制备热电模块区域，还可以按照预定区域设置，将一根纤维缠绕在衬底上形成热电模块区域，在缠绕的同时原位将衬底一侧的纤维转变为n型，另一侧则转变为p型；或者将一根纤维按照设定缠绕在衬底上形成热电模块区域之后，再经过后处理，将衬底一侧的纤维转变为n型，另一侧则转变为p型。可替代地，还可以通过剪裁的方式制备热电模块，也即对于体现预定方案的周期性的热电模块或者热电模块区域，通过剪裁的方式，如，按周期性规律剪裁，即可得到多个原预定方案的热电模块或者热电模块区域。
S102，重复S101，制得(n+1)个热电模块区域，并串联(n+1)个热电模块区域，热电模块区域之间的距离为L，形成一个横向纤维型热电模块。
S103，重复S102，制备m个横向纤维型热电模块。
S104，重复S101，制得(m+1)个热电模块区域，并串联(m+1)个热电模块区域，形成一个纵向纤维型热电模块。
S105，重复S104，制备n个纵向纤维型热电模块。
S106，按照图1所示的方式排布(m+n)个热电模块形成多区域识别器。
图14是根据本发明的另一实施例的纤维型热电模块多区域识别器的制备方法的示意图。该种纤维型热电模块多区域识别器的制备方法可以包括以下步骤：
S201，制备热电模块，可以将包含k根p型热电纤维和k根n型热电纤维并按照“p-n-···-p-n”的方式排列的一条热电纤维卷绕在衬底上形成热电模块区域，按照该方式继续卷绕，直至形成(n+1)个热电模块区域，区域间的距离为L，制得1个横向纤维型热电模块，k为正整数；制备热电模块，也可以将一根p型(或n型)热电纤维缠绕在衬底上形成热电模块区域，在缠绕的同时将衬底一侧的纤维掺杂成为n型(或p型)，按照该方式继续卷绕，直至形成(n+1)个热电模块区域，区域间的距离为L，制得1个横向纤维型热电模块；可选地，制备热电模块，按照预定区域设置和区域间隔L的设计，将一根纤维按照设定缠绕在衬底上形成热电模块，在缠绕的同时原位将衬底一侧的纤维转变为n型，另一侧则转变为p型；或者将一根纤维按照设定缠绕在衬底上形成热电模块之后，再经过后处理，将衬底一侧的纤维转变为n型，另一侧则转变为p型。可替代地，还可以通过剪裁的方式进行制备。
S202，重复S201，制备m个横向纤维型热电模块。
S203，重复S201，制备形成(m+1)个热电模块区域，制得1个纵向纤维型热电模块；
S204，重复S203制备n个纵向纤维型热电模块。
S205，按照图1方式排布(m+n)个热电模块形成多区域识别器。
热电模块可以被排布为：从其中一个探测区域开始，利用横向纤维型热电模块的热电模块区域的一侧探测区域和纵向纤维型热电模块的热电探测区域的一侧探测区域对探测区域进行包围，直至热电模块中所有的探测区域被全部包围。
可选地，探测区域可以分为四种形式：
第一种形式：包含一个横向纤维型热电模块的热电模块区域的一侧探测区域和一个纵向纤维型热电模块的热电探测区域的一侧探测区域；
第二种形式：包含一个横向纤维型热电模块的热电模块区域的一侧探测区域和两个纵向纤维型热电模块的热电探测区域的一侧探测区域；
第三种形式：包含两个横向纤维型热电模块的热电模块区域的一侧探测区域和一个纵向纤维型热电模块的热电探测区域的一侧探测区域；
第四种形式：包含两个横向纤维型热电模块的热电模块区域的一侧探测区域和两个纵向纤维型热电模块的热电探测区域的一侧探测区域。
横向纤维型热电模块区域之间的间隔部位和纵向纤维型热电模块区域之间的间隔部位重叠，并利用绝缘材料分隔。
横向纤维型热电模块区域和纵向纤维型热电模块区域可部分重叠，重叠区域利用绝缘材料分隔。
相邻的纤维型热电模块之间热电模块区域也可部分重叠，重叠区域利用绝缘材料分隔。可选地，相邻的横向纤维型热电模块之间热电模块区域可部分重叠，重叠区域利用绝缘材料分隔。可选地，相邻的纵向纤维型热电模块也可如此，即相邻的纵向纤维型热电模块之间热电模块区域可部分重叠，重叠区域利用绝缘材料分隔。
下面结合更具体的实施例进一步说明本发明的有益效果。
实施例1：包含4个探测位置的多区域识别器制备过程。图5是实施例1的4区域识别器的各部分的示意图，示出了横向纤维型热电模块R1和热电模块区域R11、R12，两个热电模块区域的间隔为L；纵向纤维型热电模块C1和热电模块区域C11、C12，两个热电模块区域的间隔为L。由R1和C1组成的4区域识别器，包含P11、P12、P21、P22共4个探测区域，每个探测区域包含横向纤维型热电模块区域的一侧4个p-n结点和纵向纤维型热电模块区域的一侧4个p-n结点。VR1为R1的输出电压，VC1为C1的输出电压；图6是实施例1的测试效果图；图7是实施例1中包含4个位点的识别器的输出情况表，其给出了高于器件的温度接触器件时，器件的输出信号情况；低于器件的温度接触器件时，器件的输出信号情况。其中，“+”代表输出正向电压，“-”代表输出负向电压。该制备过程包括：
1、准备阶段。获取超长连续的p型碳纳米管纤维为111，n型掺杂剂选用聚乙烯亚胺。衬底113选用PET薄膜。该PET薄膜厚度<100μm。
2、将p型碳纳米管纤维连续卷绕在PET薄膜上，并形成两个热电模块区域R11、R12。两个热电模块区域R11、R12之间的间隔L为2cm。两个区域所含纤维的k值相同，k＝4，利用聚乙烯亚胺将PET薄膜一侧的纤维掺杂成n型。制得横向纤维型热电模块R1。
3、重复步骤2，制得纵向纤维型热电模块C1，其包含C11、C12两个热电模块区域。两个热电模块区域C11、C12之间的间隔L为2cm。
4、将制得横向纤维型热电模块R1和纵向纤维型热电模块C1中的热电模块区域之间的间隔重叠，按照图1组合制得包含4个探测位置的多区域识别器如图5所示。测试连接方式如图5所示。
5、测试时热电模块R1和C1各连接一个电压表，当区域P11、P12、P21、P22依次有高温热源接触时，R1和C1可以输出类似图6所示的信号。图7给出了高于器件的温度接触器件时，器件的输出信号情况；低于器件的温度接触器件时，器件的输出信号情况。其中，“+”代表输出正向电压，“-”代表输出负向电压。例如，P11(R1+，C1-)代表P11位点温度变化时可能的输出情况，R1反映热电模块R1的输出数值，“+”代表输出为正向电压，C1反映热电模块C1的输出数值，“-”代表输出为正向电压。图7给出的结果是基于高温物体接触P11，输出结果为P11(R1+，C1-)时的情况，当热电模块的电压表连接方向不同、热电模块的p型纤维面与n型面反转时，可出现不同于上述结果的输出，但该类情况可通过初始校准避免。根据表格中的数据可以推断出哪个位点的温度发生了变化。
6、多区域识别器由2个纤维型热电模块组成，共1个横向纤维型热电模块，1个纵向纤维型热电模块，1个横向纤维型热电模块包含2个热电模块区域，相邻区域之间间隔L为2cm。对应地，器件中含有1个纵向纤维型热电模块，均包含2个热电模块区域。热电模块区域由k＝4段p型热电纤维和k＝4段n型热电纤维按照“p-n-···-p-n”的方式串联并卷绕在衬底上。包含4个探测位点，共有2个输出信号。已经报道的识别器如探测4个位点则需要有4个输出信号。探测位点上包含了横向4个p-n结点和纵向4个p-n结点，相较于一个p-n结点的探测，该多区域识别器能够有效提高探测时的信号强度。同时，探测时热源不需要和探测区域内的8个p-n结点全部接触，只需要和部分横向结点、部分纵向结点接触即可。此外，器件热电模块区域的p-n结点可以通过调节结点之间的距离，增加探测区域的大小，探测区域的间距L也可以进行调整。多区域识别器采用PET薄膜为衬底，具有良好的柔性，可以很好的贴合曲面。
实施例2：包含4个探测位置的多区域识别器制备过程。
1、准备阶段。制备16根p型碳纳米管复合纤维为111，16根n型石墨烯复合纤维。衬底113选用PET薄膜。
2、将8根p型碳纳米管纤维和8根n型石墨烯纤维分别置于PET薄膜上正反两面，并形成两个热电模块区域R11、R12。两个区域所含纤维的k值为4，利用导电胶将p型纤维和n型纤维串联。制得横向纤维型热电模块R1。
3、重复步骤2，制得纵向纤维型热电模块C1，其包含C11、C12两个热电模块区域。
4、将制得横向纤维型热电模块R1和纵向纤维型热电模块C1按照图1组合制得包含4个探测位置的多区域识别器。
5、实施例2的测试效果与实施例1类似。
6、多区域识别器由2个纤维型热电模块组成，共1个横向纤维型热电模块，1个纵向纤维型热电模块，1个横向纤维型热电模块包含2个热电模块区域，相邻区域之间间隔L为2cm。对应地，器件中含有1个纵向纤维型热电模块，包含2个热电模块区域。热电模块区域由4段p型热电纤维和4段n型热电纤维按照“p-n-···-p-n”的方式串联并卷绕在衬底上。包含4个探测位点，共有2个输出信号，减少了输出信号的数目，有别于现有技术。
实施例3：包含9个探测位置的多区域识别器制备过程。
1、准备阶段。获取超长连续的p型碳纳米管纤维为111，n型掺杂剂选用聚乙烯亚胺。衬底113选用PET薄膜。
2、将p型碳纳米管纤维连续卷绕在PET薄膜上，并形成两个热电模块区域R11、R12、R13。三个区域所含纤维的k值相同，利用聚乙烯亚胺将PET薄膜一侧的纤维掺杂成n型。制得横向纤维型热电模块R1。
3、重复步骤2，制得横向纤维型热电模块R2，其包含R21、R22、R23三个热电模块区域。
4、重复步骤2，制得纵向纤维型热电模块C1，其包含C11、C12、C13三个热电模块区域。
5、重复步骤2，制得纵向纤维型热电模块C2，其包含C21、C22、C23三个热电模块区域。
6、将制得横向纤维型热电模块R1、R2和纵向纤维型热电模块C1、C2按照图1组合制得包含9个探测位置的多区域识别器。
7、测试时热电模块R1、R2和C1、C2各连接一个电压表。其测试效果在图8给出。图8给出了高于器件的温度接触器件时，器件的输出信号情况；低于器件的温度接触器件时，器件的输出信号情况。图8给出的结果是基于高温物体接触P11，输出结果为P11(R1+，C1-)时的情况，当热电模块的电压表连接方向不同、热电模块的p型纤维面与n型面反转时，可出现不同于上述结果的输出，但该类情况可通过初始校准避免。
8、多区域识别器由4个纤维型热电模块组成，共2个横向纤维型热电模块，2个纵向纤维型热电模块，2个横向纤维型热电模块均包含3个热电模块区域，相邻区域之间间隔L为3cm。对应地，器件中含有2个纵向纤维型热电模块，均包含3个热电模块区域，相邻区域之间间隔L也可以为3cm。热电模块区域由k段p型热电纤维和k段n型热电纤维按照“p-n-···-p-n”的方式串联并卷绕在衬底上。衬底同侧的热电纤维的性质相同。多区域识别器包含9个探测位点，共有4个输出信号，减少了输出信号的数目，有别于现有技术。图8是实施例3中包含9个位点的识别器的输出情况表。
实施例4：包含16个探测位置的多区域识别器制备过程。
1、准备阶段。制备48根p型碳纳米管复合纤维为111，48根n型聚合物复合纤维。衬底113选用PET薄膜。
2、将8根p型碳纳米管纤维和8根n型聚合物复合纤维分别置于PET薄膜上正反两面，并形成两个热电模块区域R11、R12、R13、R14。各个区域的k值为2，利用导电胶将p型纤维和n型纤维串联。制得横向纤维型热电模块R1。
3、多次重复步骤2，制得横向纤维型热电模块R2、R3和纵向纤维型热电模块C1、C2、C3。
4、将制得横向纤维型热电模块R1、R2、R3和纵向纤维型热电模块C1、C2、C3按照图1组合制得包含16个探测位置的多区域识别器。
5、测试时热电模块R1、R2、R3和C1、C2、C3各连接一个电压表。其测试效果在给出。图9是实施例4中包含16个位点的识别器的输出情况表。图9给出了高于器件的温度接触器件时，器件的输出信号情况；低于器件的温度接触器件时，器件的输出信号情况。图9给出的结果是基于高温物体接触P11，输出结果为P11(R1+，C1-)时的情况，当热电模块的电压表连接方向不同、热电模块的p型纤维面与n型面反转时，可出现不同于上述结果的输出，但该类情况可通过初始校准避免。
6、多区域识别器由6个纤维型热电模块组成，共3个横向纤维型热电模块，3个纵向纤维型热电模块，3个横向纤维型热电模块均包含4个热电模块区域，相邻区域之间间隔L为500μm。对应地，器件中含有3个纵向纤维型热电模块，均包含4个热电模块区域。热电模块区域由2段p型热电纤维和2段n型热电纤维按照“p-n-···-p-n”的方式串联并卷绕在衬底上。衬底同侧的热电纤维的性质相同。包含16个探测位点，共有6个输出信号，减少了输出信号的数目，有别于现有技术。
实施例5：包含4个探测位置的多区域识别器制备过程。
1、准备阶段。获取超长连续的p型碳纳米管纤维为111，n型掺杂剂选用聚乙烯亚胺。衬底113选用PET薄膜。
2、将p型碳纳米管纤维连续卷绕在PET薄膜上，并形成两个热电模块区域R11、R12。R11区域所含纤维的k＝1，R12区域所含纤维的k＝2，利用聚乙烯亚胺将PET薄膜一侧的纤维掺杂成n型。制得横向纤维型热电模块R1。
3、将p型碳纳米管纤维连续卷绕在PET薄膜上，并形成两个热电模块区域C11、C12。C11区域所含纤维的k＝1，C12区域所含纤维的k＝2，利用聚乙烯亚胺将PET薄膜一侧的纤维掺杂成n型。制得纵向纤维型热电模块C1。
4、将制得横向纤维型热电模块R1和纵向纤维型热电模块C1按照图1组合制得包含4个探测位置的多区域识别器。
5、实施例5的测试效果同实施例1。
6、多区域识别器由2个纤维型热电模块组成，共1个横向纤维型热电模块，1个纵向纤维型热电模块，1个横向纤维型热电模块包含2个热电模块区域，相邻区域之间间隔L为2cm。对应地，器件中含有1个纵向纤维型热电模块，均包含2个热电模块区域。热电模块的2个热电模块区域不同，一个由1段p型热电纤维和1段n型热电纤维组成，一个由2段p型热电纤维和2段n型热电纤维组成。多区域识别器包含4个探测位点，共有2个输出信号，减少了输出信号的数目，有别于现有技术。
实施例6：包含4个探测位置的多区域识别器制备过程。
1、准备阶段。获取超长连续的p型碳纳米管纤维为111，n型掺杂剂选用聚乙烯亚胺。衬底113选用PET薄膜。
2、将p型碳纳米管纤维连续卷绕在PET薄膜上，并形成两个热电模块区域R11、R12。R11区域所含纤维的k＝1，R12区域所含纤维的k＝2，利用聚乙烯亚胺将PET薄膜一侧的纤维掺杂成n型。制得横向纤维型热电模块R1。
3、将p型碳纳米管纤维连续卷绕在PET薄膜上，并形成两个热电模块区域C11、C12。C11区域所含纤维的k＝2，C12区域所含纤维的k＝1，利用聚乙烯亚胺将PET薄膜一侧的纤维掺杂成n型。制得纵向纤维型热电模块C1。
4、将制得横向纤维型热电模块R1和纵向纤维型热电模块C1按照图1组合制得包含4个探测位置的多区域识别器。
5、实施例6的测试效果同实施例1。
6、多区域识别器由2个纤维型热电模块组成，共1个横向纤维型热电模块，1个纵向纤维型热电模块，1个横向纤维型热电模块包含2个热电模块区域，相邻区域之间间隔L为2cm。对应地，器件中含有1个纵向纤维型热电模块，包含2个热电模块区域。热电模块的2个热电模块区域不同，一个由1段p型热电纤维和1段n型热电纤维组成，一个由2段p型热电纤维和2段n型热电纤维组成，且2个热电模块也不同。多区域识别器包含4个探测位点，共有2个输出信号，减少了输出信号的数目，有别于现有技术。
实施例7：包含4个探测位置的多区域识别器制备过程。
1、准备阶段。制备6根p型碳纳米管复合纤维为111，6根n型碳纳米管复合纤维112。衬底113选用PI薄膜。
2、将3根p型碳纳米管纤维和3根n型石墨烯纤维分别置于PI薄膜上正反两面，并形成两个热电模块区域R11、R12。R11区域所含纤维的k＝1，R12区域所含纤维的k＝2，利用导电胶将p型纤维和n型纤维串联。制得横向纤维型热电模块R1。
3、将3根p型碳纳米管纤维和3根n型石墨烯纤维分别置于PI薄膜上正反两面，并形成两个热电模块区域C11、C12。C11区域所含纤维的k＝1，C12区域所含纤维的k＝2，利用导电胶将p型纤维和n型纤维串联。制得纵向纤维型热电模块C1。
4、将制得横向纤维型热电模块R1和纵向纤维型热电模块C1按照图1组合制得包含4个探测位置的多区域识别器。
5、实施例7的测试效果与实施例1类似。
6、多区域识别器由2个纤维型热电模块组成，共1个横向纤维型热电模块，1个纵向纤维型热电模块，1个横向纤维型热电模块包含2个热电模块区域，相邻区域之间间隔L为1cm。对应地，器件中含有1个纵向纤维型热电模块，包含2个热电模块区域。热电模块的2个热电模块区域不同，一个由1段p型热电纤维和1段n型热电纤维组成，一个由2段p型热电纤维和2段n型热电纤维组成。多区域识别器包含4个探测位点，共有2个输出信号，减少了输出信号的数目，有别于现有技术。
实施例8：包含4个探测位置的多区域识别器制备过程。
1、准备阶段。制备6根p型碳纳米管复合纤维为111，6根n型碳纳米管复合纤维112。衬底113选用PI薄膜。
2、将3根p型碳纳米管纤维和3根n型石墨烯纤维分别置于PI薄膜上正反两面，并形成两个热电模块区域R11、R12。R11区域所含纤维的k＝1，R12区域所含纤维的k＝2，利用导电胶将p型纤维和n型纤维串联。制得横向纤维型热电模块R1。
3、将3根p型碳纳米管纤维和3根n型石墨烯纤维分别置于PI薄膜上正反两面，并形成两个热电模块区域C11、C12。C11区域所含纤维的k＝2，C12区域所含纤维的k＝1，利用导电胶将p型纤维和n型纤维串联。制得纵向纤维型热电模块C1。
4、将制得横向纤维型热电模块R1和纵向纤维型热电模块C1按照图1组合制得包含4个探测位置的多区域识别器。
5、实施例8的测试效果与实施例1类似。
6、多区域识别器由2个纤维型热电模块组成，共1个横向纤维型热电模块，1个纵向纤维型热电模块，1个横向纤维型热电模块包含2个热电模块区域，相邻区域之间间隔L为1cm。对应地，器件中含有1个纵向纤维型热电模块，包含2个热电模块区域。热电模块的2个热电模块区域不同，一个由1段p型热电纤维和1段n型热电纤维组成，一个由2段p型热电纤维和2段n型热电纤维组成，且2个热电模块也不同。多区域识别器包含4个探测位点，共有2个输出信号，减少了输出信号的数目，有别于现有技术。
实施例9：包含6个探测位置的多区域识别器制备过程。
1、准备阶段。获取超长连续的p型碳纳米管纤维为111，n型掺杂剂选用聚乙烯亚胺。衬底113选用PET薄膜。
2、将p型碳纳米管纤维连续卷绕在PET薄膜上，并形成3个热电模块区域R11、R12、R13。两个区域所含纤维的k值相同，利用聚乙烯亚胺将PET薄膜一侧的纤维掺杂成n型。制得横向纤维型热电模块R1。
3、将p型碳纳米管纤维连续卷绕在PET薄膜上，并形成2个热电模块区域C11、C12。两个区域所含纤维的k值相同，利用聚乙烯亚胺将PET薄膜一侧的纤维掺杂成n型。制得纵向纤维型热电模块C1。
4、重复步骤3，制备纵向纤维型热电模块C2。
5、将制得横向纤维型热电模块R1和纵向纤维型热电模块C1、C2按照图1组合制得包含6个探测位置的多区域识别器。测试时热电模块R1和C1、C2各连接一个电压表。图10是实施例9中包含6个位点的识别器的输出情况表。图10给出的结果是基于高温物体接触P11，输出结果为P11(R1+，C1-)时的情况，当热电模块的电压表连接方向不同、热电模块的p型纤维面与n型面反转时，可出现不同于上述结果的输出，但该类情况可通过初始校准避免。
6、多区域识别器由3个纤维型热电模块组成，共1个横向纤维型热电模块，2个纵向纤维型热电模块，1个横向纤维型热电模块包含3个热电模块区域，相邻区域之间间隔L为2cm。对应地，器件中含有2个纵向纤维型热电模块，均包含2个热电模块区域。热电模块区域由k段p型热电纤维和k段n型热电纤维按照“p-n-···-p-n”的方式串联并卷绕在衬底上。包含6个探测位点，共有3个输出信号，减少了输出信号的数目，有别于现有技术。器件采用PET薄膜为衬底具有良好的柔性，可以很好的贴合曲面。
实施例10：包含6个探测位置的多区域识别器制备过程。
1、准备阶段。制备14根p型碳纳米管复合纤维为111，14根n型石墨烯复合纤维112。衬底113选用PET薄膜。
2、将6根p型碳纳米管纤维和6根n型石墨烯复合纤维分别置于PET薄膜上正反两面，并形成3个热电模块区域R11、R12、R13。3个区域所含纤维的k值为2，利用导电胶将p型纤维和n型纤维串联。制得横向纤维型热电模块R1。
3、将4根p型碳纳米管纤维和4根n型石墨烯复合纤维分别置于PET薄膜上正反两面，并形成两个热电模块区域C11、C12。两个区域所含纤维的k值为2，利用导电胶将p型纤维和n型纤维串联。制得纵向纤维型热电模块C1。
4、重复步骤3，制得纵向纤维型热电模块C2，其包含C21、C22两个热电模块区域。
5、将制得横向纤维型热电模块R1和纵向纤维型热电模块C1、C2按照图1组合制得包含6个探测位置的多区域识别器。
6、实施例10的测试效果与实施例9类似。
7、多区域识别器由3个纤维型热电模块组成，共1个横向纤维型热电模块，2个纵向纤维型热电模块，1个横向纤维型热电模块包含3个热电模块区域，相邻区域之间间隔L为1cm。对应地，器件中含有2个纵向纤维型热电模块，均包含2个热电模块区域。热电模块区域由2段p型热电纤维和2段n型热电纤维按照“p-n-···-p-n”的方式串联并卷绕在衬底上。包含6个探测位点，共有3个输出信号，减少了输出信号的数目，有别于现有技术。
实施例11：包含6个探测位置的多区域识别器制备过程。
1、准备阶段。获取超长连续的p型碳纳米管纤维为111，n型掺杂剂选用聚乙烯亚胺。衬底113选用PET薄膜。
2、将p型碳纳米管纤维连续卷绕在PET薄膜上，并形成3个热电模块区域R11、R12、R13。R11区域所含纤维的k＝1，R12区域所含纤维的k＝2，R12区域所含纤维的k＝3，利用聚乙烯亚胺将PET薄膜一侧的纤维掺杂成n型。制得横向纤维型热电模块R1。
3、将p型碳纳米管纤维连续卷绕在PET薄膜上，并形成两个热电模块区域C11、C12。C11区域所含纤维的k＝1，C12区域所含纤维的k＝2，利用聚乙烯亚胺将PET薄膜一侧的纤维掺杂成n型。制得纵向纤维型热电模块C1。
4、重复上述步骤，制得纵向纤维型热电模块C2。将制得横向纤维型热电模块R1和纵向纤维型热电模块C1、C2按照图1组合制得包含6个探测位置的多区域识别器。
5、该实施例的测试效果同实施例9。
6、多区域识别器由3个纤维型热电模块组成，共1个横向纤维型热电模块，2个纵向纤维型热电模块，1个横向纤维型热电模块包含3个热电模块区域，相邻区域之间间隔L为2cm。对应地，器件中含有2个纵向纤维型热电模块，均包含2个热电模块区域。热电模块的有三种热电模块区域，一个由1段p型热电纤维和1段n型热电纤维组成，一个由2段p型热电纤维和2段n型热电纤维组成，一个由3段p型热电纤维和3段n型热电纤维组成。多区域识别器包含6个探测位点，共有3个输出信号，减少了输出信号的数目，有别于现有技术。
实施例12：包含6个探测位置的多区域识别器制备过程。
1、准备阶段。获取超长连续的p型碳纳米管纤维为111，n型掺杂剂选用聚乙烯亚胺。衬底113选用PET薄膜。
2、将p型碳纳米管纤维连续卷绕在PET薄膜上，并形成3个热电模块区域R11、R12、R13。R11区域所含纤维的k＝1，R12区域所含纤维的k＝2，R13区域所含纤维的k＝3，利用聚乙烯亚胺将PET薄膜一侧的纤维掺杂成n型。制得横向纤维型热电模块R1。
3、将p型碳纳米管纤维连续卷绕在PET薄膜上，并形成两个热电模块区域C11、C12。C11区域所含纤维的k＝1，C12区域所含纤维的k＝2，利用聚乙烯亚胺将PET薄膜一侧的纤维掺杂成n型。制得纵向纤维型热电模块C1。
4、将p型碳纳米管纤维连续卷绕在PET薄膜上，并形成两个热电模块区域C21、C22。C21区域所含纤维的k＝2，C22区域所含纤维的k＝1，利用聚乙烯亚胺将PET薄膜一侧的纤维掺杂成n型。制得纵向纤维型热电模块C2。
5、将制得横向纤维型热电模块R1和纵向纤维型热电模块C1、C2按照图1组合制得包含6个探测位置的多区域识别器。
6、该实施例的测试效果同实施例9。
7、多区域识别器由3个纤维型热电模块组成，共1个横向纤维型热电模块，2个纵向纤维型热电模块，1个横向纤维型热电模块包含3个热电模块区域，相邻区域之间间隔L为2cm。对应地，器件中含有2个纵向纤维型热电模块，均包含2个热电模块区域。热电模块中有3种热电模块区域，一个由1段p型热电纤维和1段n型热电纤维组成，一个由2段p型热电纤维和2段n型热电纤维组成，一个由3段p型热电纤维和3段n型热电纤维组成，且3个热电模块也不同。多区域识别器包含6个探测位点，共有3个输出信号，减少了输出信号的数目，有别于现有技术。
实施例13：包含6个探测位置的多区域识别器制备过程。
1、准备阶段。获取超长连续的p型碳纳米管纤维为111，n型掺杂剂选用聚乙烯亚胺。衬底113选用PET薄膜。
2、将p型碳纳米管纤维连续卷绕在PET薄膜上，并形成3个热电模块区域R11、R12、R13。R11区域所含纤维的k＝1，R12区域所含纤维的k＝2，R13区域所含纤维的k＝2，利用聚乙烯亚胺将PET薄膜一侧的纤维掺杂成n型。制得横向纤维型热电模块R1。
3、将p型碳纳米管纤维连续卷绕在PET薄膜上，并形成两个热电模块区域C11、C12。C11区域所含纤维的k＝1，C12区域所含纤维的k＝2，利用聚乙烯亚胺将PET薄膜一侧的纤维掺杂成n型。制得纵向纤维型热电模块C1。
4、将p型碳纳米管纤维连续卷绕在PET薄膜上，并形成两个热电模块区域C21、C22。C21区域所含纤维的k＝2，C22区域所含纤维的k＝1，利用聚乙烯亚胺将PET薄膜一侧的纤维掺杂成n型。制得纵向纤维型热电模块C2。
5、将制得横向纤维型热电模块R1和纵向纤维型热电模块C1、C2按照图1组合制得包含6个探测位置的多区域识别器。
6、该实施例的测试效果同实施例9。
7、多区域识别器由3个纤维型热电模块组成，共1个横向纤维型热电模块，2个纵向纤维型热电模块，1个横向纤维型热电模块包含3个热电模块区域，相邻区域之间间隔L为2cm。对应地，器件中含有2个纵向纤维型热电模块，包含2个热电模块区域。热电模块有两种热电模块区域，一个由1段p型热电纤维和1段n型热电纤维组成，一个由2段p型热电纤维和2段n型热电纤维组成，且3个热电模块也不同。多区域识别器包含6个探测位点，共有3个输出信号，减少了输出信号的数目，有别于现有技术。
实施例14：包含6个探测位置的多区域识别器制备过程。
1、准备阶段。制备12根p型碳纳米管复合纤维为111，12根n型石墨烯复合纤维112。衬底113选用PI薄膜。
2、将6根p型碳纳米管纤维和6根n型石墨烯复合纤维分别置于PI薄膜上正反两面，并形成两个热电模块区域R11、R12、R13。R11区域所含纤维的k＝1，R12区域所含纤维的k＝2，R13区域所含纤维的k＝3，利用导电胶将p型纤维和n型纤维串联。制得横向纤维型热电模块R1。
3、将3根p型碳纳米管纤维和3根n型石墨烯复合纤维分别置于PI薄膜上正反两面，并形成两个热电模块区域C11、C12。C11区域所含纤维的k＝1，C12区域所含纤维的k＝2，利用导电胶将p型纤维和n型纤维串联。制得纵向纤维型热电模块C1。
4、重复上述步骤3，制得纵向纤维型热电模块C2。
5、将制得横向纤维型热电模块R1和纵向纤维型热电模块C1、C2按照图1组合制得包含6个探测位置的多区域识别器。
6、实施例的测试效果与实施例9类似。
7、多区域识别器由3个纤维型热电模块组成，共1个横向纤维型热电模块，2个纵向纤维型热电模块，1个横向纤维型热电模块包含3个热电模块区域，相邻区域之间间隔L为1cm。对应地，器件中含有2个纵向纤维型热电模块，均包含2个热电模块区域。热电模块包含3种热电模块区域，一个由1段p型热电纤维和1段n型热电纤维组成，一个由2段p型热电纤维和2段n型热电纤维组成，一个由3段p型热电纤维和3段n型热电纤维组成。多区域识别器包含6个探测位点，共有3个输出信号，减少了输出信号的数目，有别于现有技术。
实施例15：包含6个探测位置的多区域识别器制备过程。
1、准备阶段。制备12根p型碳纳米管复合纤维为111，12根n型石墨烯复合纤维112。衬底113选用PI薄膜。
2、将6根p型碳纳米管纤维和6根n型石墨烯复合纤维分别置于PI薄膜上正反两面，并形成两个热电模块区域R11、R12、R13。R11区域所含纤维的k＝1，R12区域所含纤维的k＝2，R13区域所含纤维的k＝3，利用导电胶将p型纤维和n型纤维串联。制得横向纤维型热电模块R1。
3、将3根p型碳纳米管纤维和3根n型石墨烯复合纤维分别置于PI薄膜上正反两面，并形成两个热电模块区域C11、C12。C11区域所含纤维的k＝1，C12区域所含纤维的k＝2，利用导电胶将p型纤维和n型纤维串联。制得纵向纤维型热电模块C1。
4、将3根p型碳纳米管纤维和3根n型石墨烯复合纤维分别置于PI薄膜上正反两面，并形成两个热电模块区域C21、C22。C21区域所含纤维的k＝2，C22区域所含纤维的k＝1，利用导电胶将p型纤维和n型纤维串联。制得纵向纤维型热电模块C2。
5、将制得横向纤维型热电模块R1和纵向纤维型热电模块C1、C2按照图1组合制得包含6个探测位置的多区域识别器。
6、实施例的测试效果与实施例9类似。
7、多区域识别器由3个纤维型热电模块组成，共1个横向纤维型热电模块，2个纵向纤维型热电模块，1个横向纤维型热电模块包含3个热电模块区域，相邻区域之间间隔L为5cm。对应地，器件中含有2个纵向纤维型热电模块，均包含2个热电模块区域。热电模块有3种热电模块区域，一个由1段p型热电纤维和1段n型热电纤维组成，一个由2段p型热电纤维和2段n型热电纤维组成，一个由3段p型热电纤维和3段n型热电纤维组成。多区域识别器包含6个探测位点，共有3个输出信号，减少了输出信号的数目，有别于现有技术。
实施例16：包含6个探测位置的多区域识别器制备过程。
1、准备阶段。制备11根p型碳纳米管复合纤维为111，11根n型石墨烯复合纤维112。衬底113选用PI薄膜。
2、将5根p型碳纳米管纤维和5根n型石墨烯复合纤维分别置于PI薄膜上正反两面，并形成两个热电模块区域R11、R12、R13。R11区域所含纤维的k＝1，R12区域所含纤维的k＝2，R13区域所含纤维的k＝2，利用导电胶将p型纤维和n型纤维串联。制得横向纤维型热电模块R1。
3、将3根p型碳纳米管纤维和3根n型石墨烯复合纤维分别置于PI薄膜上正反两面，并形成两个热电模块区域C11、C12。C11区域所含纤维的k＝1，C12区域所含纤维的k＝2，利用导电胶将p型纤维和n型纤维串联。制得纵向纤维型热电模块C1。
4、将3根p型碳纳米管纤维和3根n型石墨烯复合纤维分别置于PI薄膜上正反两面，并形成两个热电模块区域C21、C22。C21区域所含纤维的k＝2，C22区域所含纤维的k＝1，利用导电胶将p型纤维和n型纤维串联。制得纵向纤维型热电模块C2。
5、将制得横向纤维型热电模块R1和纵向纤维型热电模块C1、C2按照图1组合制得包含6个探测位置的多区域识别器。
6、多区域识别器由3个纤维型热电模块组成，共1个横向纤维型热电模块，2个纵向纤维型热电模块，1个横向纤维型热电模块包含3个热电模块区域，相邻区域之间间隔L为10cm。对应地，器件中含有2个纵向纤维型热电模块，均包含2个热电模块区域。热电模块有2种热电模块区域，一个由1段p型热电纤维和1段n型热电纤维组成，一个由2段p型热电纤维和2段n型热电纤维组成。多区域识别器包含6个探测位点，共有3个输出信号，减少了输出信号的数目，有别于现有技术。
7、6区域测试识别器的测试效果如图7所列。该器件可以实现多个位点的同时探测。当P11、P13同时与高温物体接触时，R1将出现正值，C1出现负值，C2出现正值，根据两个电压表的示数可以知道该区域与热源接触了。该实施例实现了多区域的同时探测。
实施例17：包含4个探测位置的多区域识别器制备过程。
1、准备阶段。获取超长连续的p型碳纳米管纤维为111，n型掺杂剂选用聚乙烯亚胺。衬底113选用PET薄膜。
2、将p型碳纳米管纤维连续卷绕在PET薄膜上，并形成两个热电模块区域R11、R12。两个热电模块区域R11、R12之间的间隔L为1m。两个区域所含纤维的k值相同，k＝2，利用聚乙烯亚胺将PET薄膜一侧的纤维掺杂成n型。制得横向纤维型热电模块R1。
3、重复步骤2，制得纵向纤维型热电模块C1，其包含C11、C12两个热电模块区域。两个热电模块区域C11、C12之间的间隔L为1m。
4、将制得横向纤维型热电模块R1和纵向纤维型热电模块C1按照图1组合制得包含4个探测位置的多区域识别器如图5所示。测试连接方式如图5所示。测试时热电模块R1和C1各连接一个电压表，当区域P11、P12、P21、P22依次有高温热源接触时，R1和C1可以输出类似图6所示的信号。
5、多区域识别器由2个纤维型热电模块组成，共1个横向纤维型热电模块，1个纵向纤维型热电模块，1个横向纤维型热电模块包含2个热电模块区域，相邻区域之间间隔L为1m。对应地，器件中含有1个纵向纤维型热电模块，均包含2个热电模块区域。热电模块区域由k＝2段p型热电纤维和k＝2段n型热电纤维按照“p-n-···-p-n”的方式串联并卷绕在衬底上。包含4个探测位点，共有2个输出信号。已经报道的多区域识别器需要有4个输出信号。
6、多区域识别器采用PET薄膜为衬底，具有良好的柔性，可以很好的贴合曲面。
7、多区域识别器可以放置在存放腐蚀性强酸的柜子中。我们可以将与酸反应放热的氧化钙放置在多区域识别器的四个区域，当某个区域的氧化钙与泄露的酸反应放热时，引起多区域识别器的信号输出。根据两个电压表的输出信号就可以推断出发生反应的氧化钙所处的位置，从而获知泄露的酸所在的位置。
实施例18：包含4个探测位置的多区域识别器的柔性展示。图11是实施例18中包含4个位点的识别器的柔性展示效果图。其制备过程包括：
1、准备阶段。获取超长连续的p型碳纳米管纤维为111，n型掺杂剂选用聚乙烯亚胺。衬底113选用PET薄膜。
2、将p型碳纳米管纤维连续卷绕在PET薄膜上，并形成两个热电模块区域R11、R12。两个热电模块区域R11、R12之间的间隔L为2m。两个区域所含纤维的k值相同，k＝2，利用聚乙烯亚胺将PET薄膜一侧的纤维掺杂成n型。制得横向纤维型热电模块R1。
3、重复步骤2，制得纵向纤维型热电模块C1，其包含C11、C12两个热电模块区域。两个热电模块区域C11、C12之间的间隔L为2m。将制得横向纤维型热电模块R1和纵向纤维型热电模块C1按照图11组合制得包含4个探测位置的多区域识别器。
4、测试效果如图7所示，根据输出数据的情况可以识别某区域。
5、多区域识别器由2个纤维型热电模块组成，共1个横向纤维型热电模块，1个纵向纤维型热电模块，1个横向纤维型热电模块包含2个热电模块区域，相邻区域之间间隔L为2m，对应地，器件中含有1个纵向纤维型热电模块，均包含2个热电模块区域，热电模块R1、R2均表现出良好的柔性，可以很好的贴合曲面。同时探测的区域间隔较远，如P11和P12之间的距离可达2m。例如，当以P11为圆心的半径20cm范围出现明显热波动时，多区域识别器可以判断发生热波动的区域。相对地，引用文献提供的方案，整个热电织物触控面板将处于该区域内，将无法正常工作。
实施例19：包含4个探测位置的多区域识别器，各探测区域间隔远距离。
1、准备阶段。获取超长连续的p型碳纳米管纤维为111，n型掺杂剂选用聚乙烯亚胺。衬底113选用PET薄膜。
2、将p型碳纳米管纤维连续卷绕在PET薄膜上，并形成两个热电模块区域R11、R12。两个热电模块区域R11、R12之间的间隔L为10m。两个区域所含纤维的k值相同，k＝2，利用聚乙烯亚胺将PET薄膜一侧的纤维掺杂成n型。制得横向热电模块R1。
3、重复步骤2，制得纵向热电模块C1，其包含C11、C12两个热电模块区域。两个热电模块区域C11、C12之间的间隔L为10m。将制得横向热电模块R1和纵向热电模块C1按照图12组合制得包含2个探测位置的多区域识别器(图中R11和R12中间部分的衬底未画出，C11和C12中间部分的衬底未画出)。
4、测试效果如图7所示，根据输出数据的情况可以识别某区域。
5、所述多区域识别器由2个纤维型热电模块组成，共1个横向纤维型热电模块，1个纵向纤维型热电模块，1个横向纤维型热电模块包含2个热电模块区域，相邻区域之间间隔L为10m，对应地，器件中含有1个纵向纤维型热电模块，均包含2个热电模块区域，热电模块R1、R2均表现出良好的柔性，可以通过远距离的弯折实现两个位点的探测。同时探测的区域间隔较远，如P11和P22之间的距离可达10m。当P11区域出现明显热波动时，多区域识别器可以判断发生热波动的区域。
需要进一步说明的是，上述各实施例中的数量以及具体数值是为了对本发明的方案进行说明，便于本领域技术人员理解的具体举例。本领域技术人员可以在本实施例的的技术思路基础上进行具体的配置。
综合上述分析，本发明的纤维型热电模块有别于现有技术的连续型纤维热电模块，热电纤维间的间隔可以根据需要进行调节，可以实现大范围、大面积和不同区域的探测。
与现有技术相比，本发明的的优势和有益效果包括：
(1)多区域识别器由(m+n)个纤维型热电模块组成，共m个横向纤维型热电模块，n个纵向纤维型热电模块，m个横向纤维型热电模块均包含(n+1)个热电模块区域。对应地，器件中含有n个纵向纤维型热电模块，均包含(m+1)个热电模块区域。热电模块区域由k段p型热电纤维和k段n型热电纤维按照“p-n-···-p-n”的方式串联并卷绕在衬底上。热电模块区域两侧的p-n结点的位置对应两个探测区域。衬底同侧的热电纤维的性质相同。
(2)多区域识别器包含(m+1)×(n+1)个探测位点，共有(m+n)个输出信号，减少了输出信号的数目，明显小于现有技术所需的数量。现有技术中对(m+1)×(n+1)个探测位点进行温度探测时，具有(m+1)×(n+1)个输出信号或者(m+n+2)个输出信号。
(3)多区域识别器包含若干热电模块，各个热电模块可相同也可不同。可以通过调节热电模块中的热电模块区域，进一步地，可以通过调节热电模块区域中p-n结点的数目k，热电模块区域之间的距离L等方式获得不同的热电模块。
(4)多区域识别器包含若干热电模块区域，不同的热电模块区域所包含的“p-n”对的数目k可以相同也可不同。
(5)多区域识别器的热电模块区域的间距L可以相同也可以不同。
(6)多区域识别器的探测区域P(m+1)(n+1)是由2～4个热电模块区域中的一个探测区域组成，多区域识别器的探测区域的大小根据p-n结点的数目和p-n结点在热电模块区域一侧分散的距离决定，可根据实际需要进行调节。
(7)Ding et al.,Nature Communications 11,(2020)中的热电型触摸面板的目的是为获得高分辨率的图像输出，因此应需要高密度的探测位点，而文献中使用的纤维的直径为500μm，却不利于其探测位点的间距的减小。我们的多区域识别器的单根纤维的直径可以在纳米尺度，因此可获得更小的探测间距，探测更小的区域，但是本发明的优势远不止于此点。上述引用文献中的探测区域仅局限在p-n结点的位置(500μm×500μm)，然而我们的探测区域中横向热电模块区域包含k(k为正整数)对p-n结点，纵向热电模块区域包含k’对(k’为正整数)p-n结点，横向结点和纵向结点组合构成的探测区域的尺度可以根据结点的分布情况进行调节。同时，p-n结点的数目的增加提高了与热源接触的概率，并且提高了信号的强度。在与热源接触时，多区域识别器不需要探测位点区域所有的p-n结点均与热源接触，只需要横向结点和纵向结点中的部分p-n结点与热源接触即可。
(8)本发明多区域识别器中的单个热电模块区域平铺可以得到Ding et al.,Nature Communications 11,(2020)文献中的一条热电纤维，两者的结构完全不同。文献中的p型、n型纤维处于同一平面，本发明的热电模块的p型、n型纤维处于衬底的两侧。而且本发明多区域识别器中相邻热电模块之间存在间隔L，可以调节。
(9)热电模块在排布时，不分先后顺序。
(10)实现了节约、高效利用热电模块，在组合制备多区域探测器时，从热电模块一端的热电模块区域开始排布，例如，探测区域P11是由热电模块R1的热电模块区域R11的一侧探测区域和热电模块C1的热电探测区域C11的一侧的探测区域组成。
(11)本发明的热电模块具有良好的柔性，同时，相邻两个热电探测区域之间的部位可以实现弯曲，折叠等操作，以满足不同的探测区域所需要的组成，可以实现更大范围和不同区域的探测。
(12)本发明的方案，热电模块和热电模块区域的信号探测机理来源于衬底两侧边缘处p-n结的结点接触。因此，可以实现有效利用热源，对于热源面积和形状要求较低。其中一个热电模块区域中的一个p-n结结点探测到温度变化，不一定是热电模块区域所有p-n结结点接触热源，该区域的热电信号即可输出。因此，本发明的纤维型热电模块多区域识别器，既可探测小面积的热源，零星分布的热源等，也可探测大面积的热源。当然，这种热源引起的变化，可以是温度升高，也可以是温度降低。
(13)本发明的方案中，热电模块或者热电模块区域，基于连续的长度不受限制的一根纤维即可按照预定设计方案制备得到，p型和n型的实现既可在线原位实现，也可以经过后处理进而实现。
(14)本发明的方案，还可以基于连续的长度不受限制的一根纤维按照预定设计方案制备得到体现预定方案的周期性的热电模块或者热电模块区域。反过来，对于体现预定方案的周期性的热电模块或者热电模块区域，通过剪裁的方式，如，按周期性规律剪裁，即可得到多个原预定方案的热电模块或者热电模块区域。显然，这种通过剪裁的方式也提供了另一种巧妙、灵活、简单、快捷的制备方法，从而制备得到本发明的热电模块或者热电模块区域。实际上，通过剪裁的方式，可以不经过预先设计实现任意方案的热电模块或者热电模块区域的制备。
(15)本发明一种纤维型热电模块多区域识别器，结构设计巧妙，具有很好的柔性，适宜规模化制备，应用前景广泛，例如：可以应用于曲面、恶劣条件、腐蚀环境。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种纤维型热电模块多区域识别器，包括：
呈阵列排布的多个纤维型热电模块，其中所述纤维型热电模块包括m个横向纤维型热电模块以及n个纵向纤维型热电模块，m、n分别为正整数；
所述m个横向纤维型热电模块以及所述n个纵向纤维型热电模块的输出信号分别响应于周围探测区域的温度变化，从而根据所述m个横向纤维型热电模块以及所述n个纵向纤维型热电模块输出的m+n个所述输出信号确定出温度变化的一个或多个探测区域的位置。
2.根据权利要求1所述的纤维型热电模块多区域识别器，其中
所述m个横向纤维型热电模块具有依次排列的n+1个热电模块区域；
所述n个纵向纤维型热电模块具有依次排列的m+1个热电模块区域。
3.根据权利要求1所述的纤维型热电模块多区域识别器，其中
所述热电模块区域由k段p型热电纤维和k段n型热电纤维以互相交错的方式卷绕在衬底上形成，同一侧的p-n结点的位置对应一个所述探测区域，从而使得一个所述热电模块区域的两侧分别形成一个所述探测区域，k为正整数。
4.根据权利要求3所述的纤维型热电模块多区域识别器，其中
每个所述热电模块相邻的热电模块区域之间相邻的两段所述热电纤维具有间距L。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的纤维型热电模块多区域识别器，其中
所述p型热电纤维和所述n型热电纤维分别分布在衬底两面，使得所述衬底同一面上所含纤维的热电性质相同。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的纤维型热电模块多区域识别器，其中
所述热电模块被排布为：从其中一个所述探测区域开始，利用所述横向纤维型热电模块的热电模块区域的一侧探测区域和所述纵向纤维型热电模块的热电探测区域的一侧探测区域对探测区域进行包围，直至所述热电模块中所有的探测区域被全部包围。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的纤维型热电模块多区域识别器，其中所述探测区域包括：
包含一个所述横向纤维型热电模块的热电模块区域的一侧探测区域和一个所述纵向纤维型热电模块的热电探测区域的一侧探测区域；
包含一个所述横向纤维型热电模块的热电模块区域的一侧探测区域和两个所述纵向纤维型热电模块的热电探测区域的一侧探测区域；
包含两个所述横向纤维型热电模块的热电模块区域的一侧探测区域和一个所述纵向纤维型热电模块的热电探测区域的一侧探测区域；
包含两个所述横向纤维型热电模块的热电模块区域的一侧探测区域和两个所述纵向纤维型热电模块的热电探测区域的一侧探测区域。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的纤维型热电模块多区域识别器，其中
所述横向纤维型热电模块区域之间的间隔部位和所述纵向纤维型热电模块区域之间的间隔部位重叠，并利用绝缘材料分隔。
9.根据权利要求4所述的纤维型热电模块多区域识别器，其中两段所述热电纤维的间距L设置为相同或不同。
10.一种纤维型热电模块多区域识别器的制备方法，用于制备根据权利要求1至9中任一项所述的纤维型热电模块多区域识别器。
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