CN116147796A - 基于压力和温度的自供电柔性传感器及其制作方法和应用 - Google Patents

基于压力和温度的自供电柔性传感器及其制作方法和应用 Download PDF

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CN116147796A CN202310136129.4A CN202310136129A CN116147796A CN 116147796 A CN116147796 A CN 116147796A CN 202310136129 A CN202310136129 A CN 202310136129A CN 116147796 A CN116147796 A CN 116147796A
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Abstract

本发明公开了一种基于压力和温度的自供电柔性传感器及其制作方法和应用，该传感器包括由下至上依次层叠设置的下电极层、热电自供电层、热阻传感层、互锁压敏层和上电极层；下电极层和上电极层用于测量热电自供电层由于被测物体与环境之间的温差所产生的电势差；互锁压敏层包括上压敏层和下压敏层，上压敏层和下压敏层中相对的两个表面均设有微结构并且构成互锁连接，在压力作用下改变上压敏层和下压敏层的接触面积并产生电阻变化；热阻传感层中填充有液态金属，通过液态金属的体积变化改变热电自供电层与下压敏层的接触面积并产生电阻变化。由于热阻传感层和互锁压敏层电阻变化，结合热电自供电层产生的电势差，最终实现压力和温度解耦。

Description

基于压力和温度的自供电柔性传感器及其制作方法和应用
技术领域
本发明涉及传感器领域，特别是一种基于压力和温度的自供电柔性传感器及其制作方法和应用。
背景技术
随着人工智能、物联网、电子皮肤领域的迅速发展，对于能够实现周围环境测量的传感器需求不断增加。柔性传感器具有可变形、微型化、轻量化等特点，相较于刚性传感器无法贴合复杂曲面或不能实现大幅度弯曲，柔性传感器可以通过变形和拉伸无缝地贴合在被检测物体表面上，且不影响其传感性能，因此能满足应用需求而被广泛研究。
在生物信号检测或工业应用中，通常需要采集两种及两种以上的外界信号，作为一种能够响应外部刺激的可拉伸电子检测设备，目前大多数传感设备只能针对一种信号进行检测，因此为了同时获取多种信号的信息，通常需要在系统中布置多个传感器，不仅排布结构复杂，并且还需要将采集到的信号分别进行处理。通过将需要的多种传感功能集成在一个柔性传感器中，可有效解决上述的问题。
通常对于具有多种传感功能的传感器设计有三种策略，分别为集成多种传感单元、开发多功能材料和检测信号解耦。集成多种传感单元可以无串扰实现多种信号的检测，但结构设计和加工制造较为复杂，且集成度较低；开发多功能材料可在利用同一材料能对多种信号响应的特性，但信号存在难以区分问题；根据压力和温度刺激的传感机制，结合材料和结构设计，在单一装置中实现可解耦的多种信号检测。
柔性传感器通常能实现对压力、应变、温度、湿度和接近度等信号的检测。在各种类型的柔性传感器中，对于压力和温度信号检测的传感器应用最为广泛，因此开发一种单一设备，能同时实现压力和温度两种信号的无串扰检测，对于柔性传感器来说具有重要的研究意义。对于实现压力和温度检测的柔性传感器开发处于起步阶段，还存在结构复杂、制造工艺昂贵、各单元之间信号干扰等问题，同时由于在单一设备中可以实现多种信号检测功能，传感器的性能不可避免地会降低，因此开发一种工艺简单、可扩展、易解耦且传感性能优越的柔性传感器具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种基于压力和温度的自供电柔性传感器及其制作方法和应用。
为了实现以上目的，本发明的技术方案为：
一种基于压力和温度的自供电柔性传感器，包括由下至上依次层叠设置的下电极层、热电自供电层、热阻传感层、互锁压敏层和上电极层；下电极层和上电极层用于测量热电自供电层由于被测物体与环境之间的温差所产生的电势差；互锁压敏层包括上压敏层和下压敏层，上压敏层和下压敏层中相对的两个表面均设有微结构并且构成互锁连接，在压力作用下改变上压敏层和下压敏层的接触面积并产生电阻变化；热阻传感层包括设有贯穿的槽道的第一聚合物，槽道内填充有液态金属，在温度变化作用下通过液态金属的体积变化改变热电自供电层与下压敏层的接触面积并产生电阻变化。
作为优选，微结构为以阵列形式排布的脊形、圆锥形、金字塔形、圆柱形、半球形中的一种或多种结构。
作为优选，槽道包括螺旋形槽道，螺旋形槽道的中心设有通孔，液态金属填充在通孔中并至多延伸至螺旋形槽道的四分之一，并与下压敏层下表面和热电自供电层上表面接触形成电性连接。
作为优选，热电自供电层采用热电材料和第二聚合物混合构成，热电材料为石墨烯、聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸盐)、聚苯胺、聚(3-己基噻吩-2，5-二基)、聚吡咯、聚偏氟乙烯中的一种或多种。
作为优选，互锁压敏层采用导电材料和第三聚合物混合构成，导电材料为碳纳米管、炭黑、碳化物、金纳米颗粒、银纳米线中的一种。
作为优选，第一聚合物、第二聚合物和第三聚合物为聚二甲基硅氧烷、Ecoflex、聚乙烯醇、聚酰亚胺、聚氨酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或多种。
作为优选，互锁压敏层的弹性模量小于热阻传感层和热电自供电层的弹性模量。
一种基于压力和温度的自供电柔性传感器的制作方法，包括以下步骤：
1)将导电材料放入制备的聚合物溶液中搅拌，均匀混合后干燥固化，得到包含第一聚合物和导电材料的压敏层，利用激光加工技术在压敏层表面形成微结构，将两层具有微结构的压敏层分别作为上压敏层和下压敏层面对面装配形成互锁压敏层；
2)将制备的第二聚合物溶液进行干燥固化，得到固化体，利用激光加工技术在固化体上制作出贯通的槽道，利用激光加工技术在固化体上制作出贯通的槽道，形成热阻传感层；
3)将热电材料放入制备的聚合物溶液中搅拌，均匀混合后干燥固化，得到包含第三聚合物和热电材料的热电自供电层；
4)将热电自供电层、热阻传感层、互锁压敏层依次键合在一起，并采用磁控溅射真空镀膜工艺分别在互锁压敏层上方和热电自供电层下方形成上电极层和下电极层。
一种根据上述的基于压力和温度的自供电柔性传感器在测量压力和/或温度的应用。
作为优选，当被测物体的检测物理量仅为温度时，按照以下公式得出电动势与温度的关系：
E＝S×(T－T0)；
其中，E为热电自供电层产生的电动势；T、T0分别为被测物体温度和环境温度；S为热电自供电层中热电材料的塞贝克系数；
当被测物体的检测物理量仅为压力时，按照以下公式得出电阻值与压力的关系：
R＝R0×(1+α·P)；
其中，R、R0分别为自供电柔性传感器在压力作用下的电阻值和初始电阻值；α是自供电柔性传感器本身的物理常数；P为被测物体施加的压力；
当被测物体的检测物理量为温度和压力，温度测量和压力测量则按照以下公式得出：
E＝S×(T－T0)；
Vt＝V0(1+β(T－T0))；
R热＝R热0·V0/Vt；
R电＝K·R热；
R压－R压0＝(R－R0)－(R热－R热0)－(R电－R电0)；
其中，E为热电自供电层产生的电动势，T、T0分别为被测物体温度和环境温度，S为热电自供电层中热电材料的塞贝克系数，Vt、V0分别为液态金属在相应温度和初始温度下的体积；β为液态金属的体积膨胀系数，R电、R电0分别为热电自供电层在被测状态下的电阻值和初始电阻值，R热、R热0分别为热阻传感层在被测状态下的电阻值和初始电阻值，R压、R压0分别为互锁压敏层在被测状态下的电阻值和初始电阻值，R、R0分别为自供电柔性传感器在被测状态下的电阻值和初始电阻值，K为同一温度下热阻传感层的电阻值与热电自供电层的电阻值的比例系数。
相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明采用柔性材料，使得传感器可以无缝贴合被测物体表面，并且使用的聚合物材料具有良好的生物相容性，可以作为生物信号检测的传感设备使用。
(2)本发明采用具有微结构的互锁压敏层，可以有效的提高对于压力的灵敏度；热阻传感层可减少互锁压敏层和热电自供电层之间的热传导，减少或避免温度变化导致互锁压敏层的电阻改变；利用液态金属的热胀冷缩效应，可以稳定的获得液态金属体积随温度变化时所导致的电阻变化。
(3)本发明中，由于与热阻传感层接触的热电自供电层接近环境温度，热电自供电层采用热电材料可以利用被测物体表面与环境之间的温度梯度产生电势差；互锁压敏层选用的基底材料弹性模量小于热阻传感层和热电自供电层，可保证压力导致的形变发生在互锁压敏层。利用热阻传感层和互锁压敏层的电阻变化，结合热电自供电层产生的电势差，可实现压力和温度解耦。
附图说明
包括附图以提供对实施例的进一步理解并且附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图示了实施例并且与描述一起用于解释本发明的原理。将容易认识到其它实施例和实施例的很多预期优点，因为通过引用以下详细描述，它们变得被更好地理解。
图1为本申请的实施例的基于压力和温度的自供电柔性传感器的示意图；
图2为本申请的实施例的基于压力和温度的自供电柔性传感器的互锁压敏层的示意图一；
图3为本申请的实施例的基于压力和温度的自供电柔性传感器的互锁压敏层的示意图二；
图4为本申请的实施例的基于压力和温度的自供电柔性传感器的热阻传感层的槽道的示意图；
图5为本申请的实施例的基于压力和温度的自供电柔性传感器的热阻传感层的示意图；
图6为本申请的实施例一的基于压力和温度的自供电柔性传感器的制作方法中互锁压敏层的制作过程示意图；
图7为本申请的实施例一的基于压力和温度的自供电柔性传感器的制作方法中热阻传感层的制作过程示意图；
图8为本申请的实施例一的基于压力和温度的自供电柔性传感器的制作方法中热电自供电层的制作过程示意图；
附图标记：1、下电极层；2、热电自供电层；3、热阻传感层；31、液态金属；32、槽道；41、上压敏层；42、下压敏层；5、上电极层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
参考图1，本发明的实施例中提出了一种基于压力和温度的自供电柔性传感器，包括由下至上依次层叠设置的下电极层1、热电自供电层2、热阻传感层3、互锁压敏层和上电极层5；上电极层5和下电极层1用于测量热电自供电层2由于被测物体与环境之间的温差所产生的电势差；互锁压敏层包括上压敏层41和下压敏层42，上压敏层41和下压敏层42中相对的两个表面均设有微结构并且构成互锁连接，在压力作用下改变上压敏层41和下压敏层42的接触面积并产生电阻变化；热阻传感层3包括设有贯穿的槽道32的第一聚合物，螺旋形槽道内填充有液态金属31，并在温度变化作用下通过液态金属31的体积变化改变热电自供电层2与下压敏层42的接触面积并产生电阻变化，实现压力与温度的解耦。其中，上电极层5和上压敏层41上表面接触形成电性配合，上压敏层41和下压敏层42面对面装配形成互锁压敏层，下压敏层42下表面和热阻传感层3上表面通过键合形成固定配合，热阻传感层3和热电自供电层2上表面通过键合形成固定配合，热电自供电层2下表面和下电极层1接触形成电性配合；热阻传感层3具有贯穿的槽道32，在槽道32内填充液态金属31分别与下压敏层42和热电自供电层2接触形成电性配合。
在具体的实施例中，参考图2和图3，微结构为以阵列形式排布的脊形、圆锥形、金字塔形、圆柱形、半球形中的一种或多种结构。具体的，该微结构采用激光加工技术制作而成，微结构的边长或直径的尺寸范围为10～50μm，非球形的微结构高度略大于边长尺寸，微结构的间距略小于微结构的边长或直径大小；将两层具有微结构的压敏层分别作为上压敏层41和下压敏层42面对面装配形成互锁压敏层，在压力作用下微结构相互接触并改变接触面积，导致电阻发生变化。
在具体的实施例中参考图4和图5热阻传感层3由第一聚合物和液态金属31组成；第一聚合物需要有良好的绝缘特性，作为绝缘层装配于下压敏层42与热电自供电层2中间。具体的，液态金属31包括镓铟锡合金，槽道32包括螺旋形槽道，螺旋形槽道的中心设有通孔，液态金属31填充在通孔中并至多延伸至螺旋形槽道的四分之一，与下压敏层42下表面和热电自供电层2上表面接触形成电性连接。槽道32采用激光加工技术制造，上下贯通。在其中一个实施例中，螺旋形轨迹为阿基米德螺线，加工轨迹为2.5个螺旋周期，螺旋方向为顺时针或逆时针，螺旋起点中心处为直径2mm的圆形通孔，螺旋形槽道的宽为250μm，圆形通孔部分存储液态金属31，槽道32为液态金属31的热胀冷缩提供空间。液态金属31填充至聚合物的螺旋形槽道中，填充起点为螺旋形槽道的中心，先将中心处通孔填满，再将从中心通孔延伸出的螺旋形槽道填充五分之一；液态金属31随温度变化在槽道32内发生热胀冷缩，改变与下压敏层42和热电自供电层2的接触面积影响导电通路，导致电阻发生变化。
在具体的实施例中，热电自供电层2采用热电材料和第二聚合物混合构成，热电材料为石墨烯、聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS)、聚苯胺(PANI)、聚(3-己基噻吩-2，5-二基)(P3HT)、聚吡咯(PPy)、聚偏氟乙烯(PVDF)中的一种或多种。具体的，热电自供电层2中热电材料的质量分数为10～50wt.％。当热电材料为多种时，各材料质量比相同；基于被测物体与环境之间的温差可产生电势差，为传感器供应能量实现自供电。
在具体的实施例中，互锁压敏层采用导电材料和第三聚合物混合构成，导电材料为碳纳米管(CNT)、炭黑(CB)、碳化物(MXenes)、金纳米颗粒(AuNP)、银纳米线(AgNW)中的一种。具体的，互锁压敏层中导电材料的质量分数为5～15wt.％，因导电材料具有良好的导电性能，将其混合进第三聚合物中，使原本绝缘的聚合物具有导电性。
在具体的实施例中，第一聚合物、第二聚合物和第三聚合物为聚二甲基硅氧烷、Ecoflex、聚乙烯醇、聚酰亚胺、聚氨酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或多种。这些聚合物材料在固化后具有一定柔性，基于材料特性可实现传感层的柔性功能。
在具体的实施例中，互锁压敏层的弹性模量小于热阻传感层3和热电自供电层2的弹性模量。因此压力导致的形变主要作用在互锁压敏层上。上电极层5和下电极层1材料为金、银和铜中的一种；上电极层5和下电极层1采用磁控溅射真空镀膜工艺制作而成，且厚度为50～100nm。
本申请的实施例还提出了一种基于压力和温度的自供电柔性传感器的制作方法，包括以下步骤：
1)将导电材料放入制备的聚合物溶液中搅拌，均匀混合后干燥固化，得到包含第一聚合物和导电材料的压敏层，利用激光加工技术在压敏层表面形成微结构，将两层具有微结构的压敏层分别作为上压敏层41和下压敏层42面对面装配形成互锁压敏层；
2)将制备的第二聚合物溶液进行干燥固化，得到固化体，利用激光加工技术在固化体上制作出贯通的槽道32，形成热阻传感层3；
3)将热电材料放入制备的聚合物溶液中搅拌，均匀混合后干燥固化，得到包含第三聚合物和热电材料的热电自供电层2；
4)将热电自供电层2、热阻传感层3、互锁压敏层依次键合在一起，并采用磁控溅射真空镀膜工艺分别在互锁压敏层上方和热电自供电层2下方形成上电极层5和下电极层1。
下面通过具体的实施例进行解释说明。
实施例一
本申请的实施例一提出了一种基于压力和温度的自供电柔性传感器的制作方法，包括以下步骤：
(1)如图6所示，互锁压敏层选用的第三聚合物材料为PDMS，导电材料为碳纳米管(CNT)，互锁压敏层中CNT质量分数为7％，将一定量的CNT加入预聚体和固化剂为10:1的混合溶液中，利用磁力搅拌机均匀搅拌1h，将均匀混合的溶液放入真空箱中抽取真空保持15min，再将其置于70℃烘箱中保温6h使其完全固化，利用激光加工技术在固化后的第三聚合物上制作如图2所示呈阵列排布的半球微结构，微球直径为40μm，两微球圆心的间距为75μm，激光加工功率为5W，扫描速度为100mm/s，将两层具有微结构的压敏层分别作为上压敏层41和下压敏层42面对面装配形成互锁压敏层。
(2)如图7所示，热阻传感层3选用的第一聚合物材料为PVA，称取定量的PVA粉末加入去离子水中，在磁力加热搅拌机上进行60℃水浴加热搅拌4h使PVA完全溶解，待溶液冷却后滴入一定量的戊二醛和浓HCl溶液，使溶液中的PVA发生交联反应，将其静置12h后，放入70℃恒温箱保温6h，获得热阻传感层3的基底。采用激光加工技术制作具有螺旋形的上下贯通槽道32，如图4所示，激光加工功率为20W，扫描速度为100mm/s，螺旋线轨迹为阿基米德螺线，加工轨迹为2.5个螺旋周期，螺旋方向为逆时针，螺旋起点中心处为直径2mm的通孔，螺旋形槽道的宽为250μm。
(3)如图8所示，热电自供电层2选用的第二聚合物材料为PVA，热电材料为PEDOT:PSS且质量分数为30％。称取一定量的PVA粉末和PEDOT:PSS溶液，加入去离子水中，在磁力加热搅拌机上60℃水浴加热搅拌4h，使PVA粉末完全溶解于去离子水中，并与PEDOT:PSS导电聚合物均匀混合，待溶液冷却后再滴入少量戊二醇和浓HCl使混合溶液发生交联反应，将其静置12h后，放入70℃恒温箱保温6h，获得的热电聚合物薄膜即为热电自供电层2。
(4)将下压敏层42下表面、热阻传感层3和热电自供电层2等进行等离子清洗处理，清洗功率为200W，处理时间为60s，清洗气氛为空气；将清洗后表面贴合，在70℃温度下加热5min，采用50nm厚度的金薄膜分别作为上电极层5和下电极层1，然后依次按照图1的结构进行组装。如图5所示，在组装热阻传感层3时将液态金属31镓铟锡合金填充至第一聚合物的螺旋形槽道中，填充起点为螺旋形槽道的中心，先将中心处通孔填满，并将从中心孔延伸出的螺旋形槽道填充五分之一，从而制得具有互锁微结构的基于压力和温度的自供电柔性传感器。
本申请的实施例还提出了一种根据上述的基于压力和温度的自供电柔性传感器在测量被测物体的压力和/或温度的应用。
在具体的实施例中，当被测物体的检测物理量仅为温度时，按照以下公式得出电动势与温度的关系：
E＝S×(T－T0)；
其中，E为热电自供电层2产生的电动势；T、T0分别为被测物体温度和环境温度；S为热电自供电层2中热电材料的塞贝克系数；
当被测物体的检测物理量仅为压力时，按照以下公式得出电阻值与压力的关系：
R＝R0×(1+α·P)；
其中，R、R0分别为自供电柔性传感器在压力作用下的电阻值和初始电阻值；α是自供电柔性传感器本身的物理常数；P为被测物体施加的压力；
当被测物体的检测物理量为温度和压力，温度测量和压力测量则按照以下公式得出：
E＝S×(T－T0)；
Vt＝V0(1+β(T－T0))；
R热＝R热0·V0/Vt；
R电＝K·R热；
R压－R压0＝(R－R0)－(R热－R热0)－(R电－R电0)；
其中，E为热电自供电层2产生的电动势，T、T0分别为被测物体温度和环境温度，S为热电自供电层2中热电材料的塞贝克系数，Vt、V0分别为液态金属31在相应温度和初始温度下的体积；β为液态金属31的体积膨胀系数，R电、R电0分别为热电自供电层2在被测状态下的电阻值和初始电阻值，R热、R热0分别为热阻传感层3在被测状态下的电阻值和初始电阻值，R压、R压0分别为互锁压敏层在被测状态下的电阻值和初始电阻值，R、R0分别为自供电柔性传感器在被测状态下的电阻值和初始电阻值，K为同一温度下热阻传感层3的电阻值与热电自供电层2的电阻值的比例系数。
在该应用中，测量电信号包括热电自供电层2产生的电势差、热阻传感层3和互锁压敏层的电阻变化，根据热电自供电层2产生的电势差和热阻传感层3的电阻变化，可解耦出温度；利用温度导致的电势差和电阻变化，从输出信号中解耦出压力导致的电阻变化，解耦出压力信息。
以上描述了本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于压力和温度的自供电柔性传感器，其特征在于，包括由下至上依次层叠设置的下电极层、热电自供电层、热阻传感层、互锁压敏层和上电极层；所述下电极层和上电极层用于测量所述热电自供电层由于被测物体与环境之间的温差所产生的电势差；所述互锁压敏层包括上压敏层和下压敏层，所述上压敏层和所述下压敏层中相对的两个表面均设有微结构并且构成互锁连接，在压力作用下改变所述上压敏层和下压敏层的接触面积并产生电阻变化；所述热阻传感层包括设有贯穿的槽道的第一聚合物，所述槽道内填充有液态金属，在温度变化作用下通过所述液态金属的体积变化改变所述热电自供电层与所述下压敏层的接触面积并产生电阻变化。
2.根据权利要求1所述的基于压力和温度的自供电柔性传感器，其特征在于，所述微结构为以阵列形式排布的脊形、圆锥形、金字塔形、圆柱形、半球形中的一种或多种结构。
3.根据权利要求1所述的基于压力和温度的自供电柔性传感器，其特征在于，所述槽道包括螺旋形槽道，所述螺旋形槽道的中心设有通孔，所述液态金属填充在所述通孔中并至多延伸至螺旋形槽道的四分之一，并与所述下压敏层下表面和所述热电自供电层上表面接触形成电性连接。
4.根据权利要求1所述的基于压力和温度的自供电柔性传感器，其特征在于，所述热电自供电层采用热电材料和第二聚合物混合构成，所述热电材料为石墨烯、聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸盐)、聚苯胺、聚(3-己基噻吩-2，5-二基)、聚吡咯、聚偏氟乙烯中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的基于压力和温度的自供电柔性传感器，其特征在于，所述互锁压敏层采用导电材料和第三聚合物混合构成，所述导电材料为碳纳米管、炭黑、碳化物、金纳米颗粒、银纳米线中的一种。
6.根据权利要求5所述的基于压力和温度的自供电柔性传感器，其特征在于，所述第一聚合物、第二聚合物和第三聚合物为聚二甲基硅氧烷、Ecoflex、聚乙烯醇、聚酰亚胺、聚氨酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的基于压力和温度的自供电柔性传感器，其特征在于，所述互锁压敏层的弹性模量小于所述热阻传感层和所述热电自供电层的弹性模量。
8.一种基于压力和温度的自供电柔性传感器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将导电材料放入制备的第一聚合物溶液中搅拌，均匀混合后干燥固化，得到包含第一聚合物和导电材料的压敏层，利用激光加工技术在压敏层表面形成微结构，将两层具有微结构的压敏层分别作为上压敏层和下压敏层面对面装配形成互锁压敏层；
2)将制备的第二聚合物溶液进行干燥固化，得到固化体，利用激光加工技术在固化体上制作出贯通的槽道，形成热阻传感层；
3)将热电材料放入制备的聚合物溶液中搅拌，均匀混合后干燥固化，得到包含第三聚合物和热电材料的热电自供电层；
4)将所述热电自供电层、热阻传感层、互锁压敏层依次键合在一起，并采用磁控溅射真空镀膜工艺分别在所述互锁压敏层上方和所述热电自供电层下方形成上电极层和下电极层。
9.一种根据权利要求1-7中任一项所述的基于压力和温度的自供电柔性传感器在测量压力和/或温度的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，当被测物体的检测物理量仅为温度时，按照以下公式得出电动势与温度的关系：
E＝S×(T－T0)；
其中，E为所述热电自供电层产生的电动势；T、T0分别为被测物体温度和环境温度；S为所述热电自供电层中热电材料的塞贝克系数；
当被测物体的检测物理量仅为压力时，按照以下公式得出电阻值与压力的关系：
R＝R0×(1+α·P)；
其中，R、R0分别为自供电柔性传感器在压力作用下的电阻值和初始电阻值；α是自供电柔性传感器本身的物理常数；P为被测物体施加的压力；
当被测物体的检测物理量为温度和压力，温度测量和压力测量则按照以下公式得出：
E＝S×(T－T0)；
Vt＝V0(1+β(T－T0))；
R热＝R热0·V0/Vt；
R电＝K·R热；
R压－R压0＝(R－R0)－(R热－R热0)－(R电－R电0)；
其中，E为所述热电自供电层产生的电动势，T、T0分别为被测物体温度和环境温度，S为所述热电自供电层中热电材料的塞贝克系数，Vt、V0分别为液态金属在相应温度和初始温度下的体积；β为液态金属的体积膨胀系数，R电、R电0分别为所述热电自供电层在被测状态下的电阻值和初始电阻值，R热、R热0分别为所述热阻传感层在被测状态下的电阻值和初始电阻值，R压、R压0分别为所述互锁压敏层在被测状态下的电阻值和初始电阻值，R、R0分别为自供电柔性传感器在被测状态下的电阻值和初始电阻值，K为同一温度下所述热阻传感层的电阻值与热电自供电层的电阻值的比例系数。
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