CN116295893A - 一种基于双层水凝胶温度敏感薄膜的柔性温度传感器、制备方法及其应用 - Google Patents

一种基于双层水凝胶温度敏感薄膜的柔性温度传感器、制备方法及其应用 Download PDF

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李凡
赵红然
林修竹
周婷婷
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Abstract

一种基于双层水凝胶温度敏感薄膜的柔性温度传感器、制备方法及其在温度传感中的应用，属于温度传感技术领域。该柔性温度传感器具有平面的层状结构，由上电极层、中部双层水凝胶温度敏感薄膜、下电极层组成；其中，双层水凝胶温度敏感薄膜由聚乙烯醇水凝胶薄膜与聚苯乙烯磺酸钠/聚乙烯醇水凝胶薄膜组成，通过将上电极层、中部水凝胶温度敏感薄膜和下电极层压合在一起即可得到该传感器。通过改变水凝胶薄膜的厚度及其中所含的离子浓度，调控离子在水凝胶薄膜中的传输过程，实现高精度温度传感；制得的传感器具有高灵敏度、高分辨率以及良好的循环稳定性，为体温的高精度监测提供了可能，在人体健康监测领域以及电子皮肤领域具有良好的应用前景。

Description

一种基于双层水凝胶温度敏感薄膜的柔性温度传感器、制备 方法及其应用
技术领域
本发明属于温度传感技术领域，具体涉及一种基于双层水凝胶温度敏感薄膜的柔性温度传感器、制备方法及其在温度传感中的应用。
背景技术
在人体的各项生理指标中，体温是反映人体健康状况的一个重要参数，体温的相对稳定是保证人体新陈代谢等基本生命活动正常进行的必要条件。体温过高通常是由于病毒或者细菌感染引起的，往往伴随着肺或呼吸道等功能性器官发生炎症；而体温过低则意味着人体基础代谢率较低，往往预示着出现甲状腺功能衰退、贫血等一些基础代谢性疾病。因此，体温的监测对于评估人体各项生命活动的质量至关重要。然而，由于体温的变化区间较窄，很小的体温波动都可以反映出人体健康状态的变化，这对温度传感器的精度提出了较高的要求。
随着人们对自身健康关注的不断增强，电阻式的柔性温度传感器凭借结构简单、易于集成等优点已经被广泛报道。通常用于电阻式柔性温度传感器的敏感材料主要分为电子导电型复合材料和离子导电型复合材料。电子导电型复合材料通常由金属或半导体颗粒分散于柔性聚合物弹性体组成，往往会存在均匀性和柔韧性较差等问题；而离子导电型复合材料具有良好的柔韧性和稳定性，已被广泛应用于柔性传感器的制备，但是基于离子导电型复合材料构筑的柔性温度传感器存在响应低和响应恢复时间长等问题。因此，为满足监测体温的需求，设计一种高灵敏度的柔性温度传感器具有十分重要的意义。
发明内容
针对目前存在的问题，本发明的目的是通过利用温度对离子迁移运动的调控作用，设计一种具有双层结构的水凝胶薄膜，进而通过调控离子的浓度及其传输路径，提供一种具有良好温度传感功能的离子型温度传感器、制备方法及其应用，实现在近体温区间的高灵敏检测，以解决现有温度传感器在体温监测中的不足。
本发明所述的一种基于双层水凝胶温度敏感薄膜的柔性温度传感器具有平面的层状结构，由印有导电材料的柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)上电极层、中部双层水凝胶温度敏感薄膜、印有导电材料的柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)下电极层组成；其中，双层水凝胶温度敏感薄膜由聚乙烯醇水凝胶薄膜与聚苯乙烯磺酸钠/聚乙烯醇水凝胶薄膜组成，通过将上电极层、中部水凝胶温度敏感薄膜和下电极层粘结在一起即可得到层状结构的柔性温度传感器。温度改变时，通过双层水凝胶温度敏感薄膜的电流会发生变化，通过测量电流值，可以计算得到传感器的响应，从而获取传感器响应与当前温度之间的对应关系并建立温度检测模型。实际应用时，测得传感器的响应，通过该温度检测模型即可以得到当前温度，实现对温度的检测。器件的响应(S)定义为：S＝IT/I0，其中IT是温度为T时的器件电流，I0是10℃时的器件电流。
本发明所述的一种基于双层水凝胶温度敏感薄膜的柔性温度传感器的制备方法，其步骤如下：
(1)将0.5～1.0g聚乙烯醇粉末(分子量为63800～114400)加入到10mL去离子水中，在85～95℃条件下搅拌3～5h，得到聚乙烯醇溶液；
(2)将0.1～1.0g丙三醇加入到步骤(1)得到的聚乙烯醇溶液中，在85～95℃条件下搅拌3～5h，得到聚乙烯醇水凝胶前体溶液；
(3)重复步骤(1)，得到聚乙烯醇溶液；将0.1～1.0g丙三醇和1.0～4.0g聚苯乙烯磺酸钠(分子量为70000～80000)加入到该聚乙烯醇溶液中，在85～95℃条件下搅拌3～5h，得到聚苯乙烯磺酸钠/聚乙烯醇水凝胶前体溶液；
(4)将两片聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底(其尺寸为2cm*2cm，厚度为240～300μm)分别用乙醇和去离子水依次超声清洗并烘干；
(5)将导电银浆(电导率高于1×105S/cm)通过丝网印刷法分别印刷在两片聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底上，作为上电极层和上电极层；
(6)将步骤(2)得到的聚乙烯醇水凝胶前体溶液冷却至室温并静置10～15h，取0.5～1.0mL该溶液滴涂于步骤(5)得到的下电极层上，置于通风橱中静置5～10h，在下电极层表面得到聚乙烯醇水凝胶薄膜，厚度为80～300μm；
(7)将步骤(3)得到的聚苯乙烯磺酸钠/聚乙烯醇水凝胶前体溶液冷却至室温并静置10～15h，取0.5～1.0mL该溶液滴涂于步骤(5)得到的上电极层上，置于通风橱中静置5～10h，在上电极层表面得到聚苯乙烯磺酸钠/聚乙烯醇水凝胶薄膜，厚度为50～200μm；
(8)将步骤(6)和步骤(7)得到的两层水凝胶薄膜压合，从而制备得到基于双层水凝胶温度敏感薄膜的柔性温度传感器，结构为聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底、上电极层、聚苯乙烯磺酸钠/聚乙烯醇水凝胶薄膜、聚乙烯醇水凝胶薄膜、下电极层和聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底，所得的传感器厚度为0.7～1.0mm。
本发明的优点是：
1)本发明中水凝胶薄膜制备过程简单不涉及聚合物的聚合过程，并且溶剂为水，绿色无污染，成本低廉，适合批量生产；
2)本发明中具有层状结构的水凝胶基温度传感器无需复杂的制备工艺，仅通过简单的滴涂后压合的方式制备，适合工业大批量生产，并且具有良好的柔韧性；
3)本发明所制得的双层水凝胶型温度传感器I-V曲线显示出非欧姆特性，佐证了离子在层间的传输现象；并且其电阻随温度变化明显，具有良好的温度传感特性；
4)本发明基于水凝胶离子迁移率的温度依赖特性，构筑了具有层状结构的水凝胶薄膜型温度传感器。通过改变水凝胶薄膜的厚度及其中所含的离子浓度，调控离子在水凝胶薄膜中的传输过程，基于离子传输过程的温度依赖特性实现高精度温度传感，可分辨0.03℃的温度变化，为体温的高精度监测提供了可能，在人体健康监测领域以及电子皮肤领域具有良好的应用前景。
附图说明
图1是本发明所制备的柔性温度传感器的结构示意图。
各部分名称为：印有导电材料的柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)上电极层1和印有导电材料的柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)下电极层6，贴敷于上下电极层的导电铜线2和5，在上电极层表面滴涂的聚苯乙烯磺酸钠/聚乙烯醇水凝胶薄膜3，在下电极层表面滴涂的聚乙烯醇水凝胶薄膜4。
图2是实施例3中聚乙烯醇-聚苯乙烯磺酸钠/聚乙烯醇双层水凝胶温度敏感薄膜的傅里叶红外光谱。
图3是实施例3中基于双层水凝胶温度敏感薄膜的柔性温度传感器的I-V特性曲线。
图4是实施例3中基于双层水凝胶温度敏感薄膜的柔性温度传感器在不同温度下的电流变化曲线。
图5是实施例3中基于双层水凝胶温度敏感薄膜的柔性温度传感器对不同温度的响应曲线。
图6是实施例3中的基于双层水凝胶温度敏感薄膜的柔性温度传感器在近体温温度区间(25℃～45℃)内电流随温度变化曲线。
图7是实施例3中的基于双层水凝胶温度敏感薄膜的柔性温度传感器对于极小温度变化(～0.03℃)的动态响应曲线。
图8是实施例3中的基于双层水凝胶温度敏感薄膜的柔性温度传感器对于20℃温度变化的重复性曲线(T0＝25℃，T＝45℃)。
图9是实施例3中的基于双层水凝胶温度敏感薄膜的柔性温度传感器对于20℃温度变化的响应恢复曲线(T0＝25℃，T＝45℃)。
具体实施方式
以下结合附图和实施例进一步说明本发明。
实施例1
(1)将0.5g聚乙烯醇粉末(分子量约为67000)加入到10mL去离子水中，在90℃条件下搅拌4h，得到聚乙烯醇溶液；
(2)将1.0g丙三醇加入到步骤(1)得到的聚乙烯醇溶液中，在90℃条件下继续搅拌4h，得到聚乙烯醇水凝胶前体溶液；
(3)重复步骤(1)，得到聚乙烯醇溶液；将1.0g丙三醇和4.0g聚苯乙烯磺酸钠(分子量约为80000)加入到该聚乙烯醇溶液中，在90℃条件下搅拌4h，得到聚苯乙烯磺酸钠/聚乙烯醇水凝胶前体溶液；
(4)以两片聚对苯二甲酸乙二醇酯为衬底，其尺寸为2cm*2cm，厚度为290μm，将衬底分别用乙醇和去离子水依次超声清洗并烘干；
(5)将导电银浆通过丝网印刷法分别印刷在两片聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底上，作为上电极层和下电极层；
(6)将步骤(2)得到的溶液冷却至室温并静置12h，取0.6mL该溶液滴涂于步骤(5)得到的聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底的下电极层上，置于通风橱中静置8h，在下电极层表面得到聚乙烯醇水凝胶薄膜，厚度为100μm；
(7)将步骤(3)得到的混合溶液冷却至室温并静置12h，取0.6mL该溶液滴涂于步骤(5)得到的聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底的上电极层上，置于通风橱中静置8h，在上电极表面得到聚苯乙烯磺酸钠/聚乙烯醇水凝胶薄膜，厚度为80μm；
(8)将步骤(6)和步骤(7)得到的两层水凝胶薄膜压合，从而制备得到基于双层水凝胶温度敏感薄膜的柔性温度传感器，结构为聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底、上电极层、聚苯乙烯磺酸钠/聚乙烯醇水凝胶薄膜、聚乙烯醇水凝胶薄膜、下电极层和聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底，所得的传感器厚度为0.8mm。
实施例2
(1)将1.0g聚乙烯醇粉末(分子量约为67000)加入到10mL去离子水中，在90℃条件下搅拌4h，得到聚乙烯醇溶液；
(2)将1.0g丙三醇加入到步骤(1)得到的聚乙烯醇溶液中，在90℃条件下继续搅拌4h，得到聚乙烯醇水凝胶前体溶液；
(3)将0.5g聚乙烯醇粉末(分子量约为67000)加入到10mL去离子水中，在90℃条件下搅拌4h，得到聚乙烯醇溶液；
(4)在步骤(3)得到的聚乙烯醇溶液中加入1.0g丙三醇和4.0g聚苯乙烯磺酸钠(分子量约为80000)，在90℃条件下搅拌4h，得到聚苯乙烯磺酸钠/聚乙烯醇水凝胶前体溶液；
(5)以两片聚对苯二甲酸乙二醇酯为衬底，其尺寸为2cm*2cm，厚度为290μm，将衬底分别用乙醇和去离子水依次超声清洗并烘干；
(6)将导电银浆通过丝网印刷法分别印刷在两片聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底上，作为上电极层和下电极层；
(7)将步骤(2)得到的溶液冷却至室温并静置12h，取0.6mL该溶液滴涂于步骤(6)得到的聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底的下电极层上，置于通风橱中静置8h，在下电极表面得到聚乙烯醇水凝胶薄膜，厚度为200μm；
(8)将步骤(4)得到的混合溶液冷却至室温并静置12h，取0.6mL该溶液滴涂于步骤(6)得到的聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底的上电极层上，置于通风橱中静置8h，在上电极表面得到聚苯乙烯磺酸钠/聚乙烯醇水凝胶薄膜，厚度为80μm；
(9)将步骤(7)和步骤(8)得到的两层水凝胶薄膜压合，从而制备得到基于双层水凝胶温度敏感薄膜的柔性温度传感器，结构为聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底、上电极层、聚苯乙烯磺酸钠/聚乙烯醇水凝胶薄膜、聚乙烯醇水凝胶薄膜、下电极层和聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底，所得的传感器厚度为0.9mm。
实施例3
(1)将1.0g聚乙烯醇粉末(分子量约为67000)加入到10mL去离子水中，在90℃条件下搅拌4h，得到聚乙烯醇溶液；
(2)将0.1g丙三醇加入到步骤(1)得到的聚乙烯醇溶液中，在90℃条件下继续搅拌4h，得到聚乙烯醇水凝胶前体溶液；
(3)将0.5g聚乙烯醇粉末(分子量约为67000)加入到10mL去离子水中，在90℃条件下搅拌4h，得到聚乙烯醇溶液；
(4)在步骤(3)得到的聚乙烯醇溶液中加入1.0g丙三醇和4.0g聚苯乙烯磺酸钠(分子量约为80000)，在90℃条件下搅拌4h，得到聚苯乙烯磺酸钠/聚乙烯醇水凝胶前体溶液；
(5)以两片聚对苯二甲酸乙二醇酯为衬底，其尺寸为2cm*2cm，厚度为290μm，将衬底分别用乙醇和去离子水依次超声清洗并烘干；
(6)将导电银浆通过丝网印刷法分别印刷在两片聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底上，作为上电极层和下电极层；
(7)将步骤(2)得到的溶液冷却至室温并静置12h，取0.6mL该溶液滴涂于步骤(6)得到的聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底的下电极层上，置于通风橱中静置8h，在下电极表面得到聚乙烯醇水凝胶薄膜，厚度为180μm；
(8)将步骤(4)得到的混合溶液冷却至室温并静置12h，取0.6mL该溶液滴涂于步骤(6)得到的聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底的上电极层上，置于通风橱中静置8h，在上电极表面得到聚苯乙烯磺酸钠/聚乙烯醇水凝胶薄膜，厚度为80μm；
(9)将步骤(7)和步骤(8)得到的两层水凝胶薄膜压合，从而制备得到基于双层水凝胶温度敏感薄膜的柔性温度传感器，结构为聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底、上电极层、聚苯乙烯磺酸钠/聚乙烯醇水凝胶薄膜、聚乙烯醇水凝胶薄膜、下电极层和聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底，所得的传感器厚度为0.9mm。
实施例4
(1)将1.0g聚乙烯醇粉末(分子量约为67000)加入到10mL去离子水中，在90℃条件下搅拌4h，得到聚乙烯醇溶液；
(2)将0.1g丙三醇加入到步骤(1)得到的聚乙烯醇溶液中，在90℃条件下继续搅拌4h，得到聚乙烯醇水凝胶前体溶液；
(3)将0.5g聚乙烯醇粉末(分子量约为67000)加入到10mL去离子水中，在90℃条件下搅拌4h，得到聚乙烯醇溶液；
(4)在步骤(3)得到的聚乙烯醇溶液中加入1.0g丙三醇和4.0g聚苯乙烯磺酸钠(分子量约为80000)，在90℃条件下搅拌4h，得到聚苯乙烯磺酸钠/聚乙烯醇水凝胶前体溶液；
(5)以两片聚对苯二甲酸乙二醇酯为衬底，其尺寸为2cm*2cm，厚度为290μm，将衬底分别用乙醇和去离子水依次超声清洗并烘干；
(6)将导电银浆通过丝网印刷法分别印刷在两片聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底上，作为上电极层和下电极层；
(7)将步骤(2)得到的溶液冷却至室温并静置12h，取1.0mL该溶液滴涂于步骤(6)得到的聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底的下电极层上，置于通风橱中静置8h，在下电极表面得到聚乙烯醇水凝胶薄膜，厚度为290μm；
(8)将步骤(4)得到的混合溶液冷却至室温并静置12h，取0.6mL该溶液滴涂于步骤(6)得到的聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底的上电极层上，置于通风橱中静置8h，在上电极表面得到聚苯乙烯磺酸钠/聚乙烯醇水凝胶薄膜，厚度为80μm；
(9)将步骤(7)和步骤(8)得到的两层水凝胶薄膜压合，从而制备得到基于双层水凝胶温度敏感薄膜的柔性温度传感器，结构为聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底、上电极层、聚苯乙烯磺酸钠/聚乙烯醇水凝胶薄膜、聚乙烯醇水凝胶薄膜、下电极层和聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底，所得的传感器厚度为1.0mm。
实施例5
(1)将1.0g聚乙烯醇粉末(分子量约为67000)加入到10mL去离子水中，在90℃条件下搅拌4h，得到聚乙烯醇溶液；
(2)将0.1g丙三醇加入到步骤(1)得到的聚乙烯醇溶液中，在90℃条件下继续搅拌4h，得到聚乙烯醇水凝胶前体溶液；
(3)将0.5g聚乙烯醇粉末(分子量约为67000)加入到10mL去离子水中，在90℃条件下搅拌4h，得到聚乙烯醇溶液；
(4)在步骤(3)得到的聚乙烯醇溶液中加入1.0g丙三醇和4.0g聚苯乙烯磺酸钠(分子量约为80000)，在90℃条件下搅拌4h，得到聚苯乙烯磺酸钠/聚乙烯醇水凝胶前体溶液；
(5)以两片聚对苯二甲酸乙二醇酯为衬底，其尺寸为2cm*2cm，厚度为290μm，将衬底分别用乙醇和去离子水依次超声清洗并烘干；
(6)将导电银浆通过丝网印刷法分别印刷在两片聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底上，作为上电极层和下电极层；
(7)将步骤(2)得到的溶液冷却至室温并静置12h，取0.6mL该溶液滴涂于步骤(6)得到的聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底的下电极层上，置于通风橱中静置8h，在下电极表面得到聚乙烯醇水凝胶薄膜，厚度为180μm；
(8)将步骤(4)得到的混合溶液冷却至室温并静置12h，取1.0mL该溶液滴涂于步骤(6)得到的聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底的上电极层上，置于通风橱中静置8h，在上电极表面得到聚苯乙烯磺酸钠/聚乙烯醇水凝胶薄膜，厚度为200μm；
(9)将步骤(7)和步骤(8)得到的两层水凝胶薄膜压合，从而制备得到基于双层水凝胶温度敏感薄膜的柔性温度传感器，结构为聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底、上电极层、聚苯乙烯磺酸钠/聚乙烯醇水凝胶薄膜、聚乙烯醇水凝胶薄膜、下电极层和聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底，所得的传感器厚度为1.0mm。
实施例6
(1)将1.0g聚乙烯醇粉末(分子量约为67000)加入到10mL去离子水中，在90℃条件下搅拌4h，得到聚乙烯醇溶液；
(2)将0.1g丙三醇加入到步骤(1)得到的聚乙烯醇溶液中，在90℃条件下继续搅拌4h，得到聚乙烯醇水凝胶前体溶液；
(3)将0.5g聚乙烯醇粉末(分子量约为67000)加入到10mL去离子水中，在90℃条件下搅拌4h，得到聚乙烯醇溶液；
(4)在步骤(3)得到的聚乙烯醇溶液中加入1.0g丙三醇和2.0g聚苯乙烯磺酸钠(分子量约为80000)，在90℃条件下搅拌4h，得到聚苯乙烯磺酸钠/聚乙烯醇水凝胶前体溶液；
(5)以两片聚对苯二甲酸乙二醇酯为衬底，其尺寸为2cm*2cm，厚度为290μm，将衬底分别用乙醇和去离子水依次超声清洗并烘干；
(6)将导电银浆通过丝网印刷法分别印刷在两片聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底上，作为上电极层和下电极层；
(7)将步骤(2)得到的溶液冷却至室温并静置12h，取0.6mL该溶液滴涂于步骤(6)得到的聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底的下电极层上，置于通风橱中静置8h，在下电极表面得到聚乙烯醇水凝胶薄膜，厚度为180μm；
(8)将步骤(4)得到的混合溶液冷却至室温并静置12h，取0.6mL该溶液滴涂于步骤(6)得到的聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底的上电极层上，置于通风橱中静置8h，在上电极表面得到聚苯乙烯磺酸钠/聚乙烯醇水凝胶薄膜，厚度为60μm；
(9)将步骤(7)和步骤(8)得到的两层水凝胶薄膜压合，从而制备得到基于双层水凝胶温度敏感薄膜的柔性温度传感器，结构为聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底、上电极层、聚苯乙烯磺酸钠/聚乙烯醇水凝胶薄膜、聚乙烯醇水凝胶薄膜、下电极层和聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底，所得的传感器厚度为0.7mm。
实施例3制备的聚乙烯醇-聚苯乙烯磺酸钠/聚乙烯醇双层水凝胶温度敏感薄膜的傅里叶红外光谱如图2所示，聚乙烯醇-聚苯乙烯磺酸钠/聚乙烯醇复合材料的振动吸收峰均为聚乙烯醇或聚苯乙烯磺酸钠分子所包含的化学键所引起的，并且没有发现出现新的化学键，这表明将聚苯乙烯磺酸钠引入到聚乙烯醇薄膜中这一过程并没有发生化学反应而产生新的物质。
实施例3制备的基于双层水凝胶温度敏感薄膜的温度传感器的I-V特性如图3所示，可以观察到在施加正电压和负电压时，器件的电流并不完全对称，这表明传感器为非欧姆器件。并且在所加负电压超过一定值后，电流出现饱和，这是因为此时聚苯乙烯磺酸钠/聚乙烯醇薄膜由于外加电场作用Na+向电极处移动，在电极处积累正电荷，反之聚乙烯醇薄膜电极处积累负电荷，形成一个与外加电场相反的内建电场，当内建电场与外加电场达到平衡时，电流达到平衡即电流出现饱和。而在施加正电压时则不会观察到这个现象，这印证了离子在水凝胶薄膜的膜间迁移行为。
实施例3制备的基于双层水凝胶温度敏感薄膜的温度传感器在不同温度下的动态电流变化曲线如图4所示，可以看出，得益于温度对离子迁移速率的显著影响，温度由10℃增加到60℃，传感器电流值表现出跨越两个数量级的明显变化。
实施例3制备的基于双层水凝胶温度敏感薄膜的温度传感器的温度响应曲线如图5所示，温度增加50℃，传感器电流值增大为原来的215倍。
实施例3制备的基于双层水凝胶温度敏感薄膜的温度传感器在近体温温度区间(25℃～45℃)内的电流随温度变化曲线如图6所示，可以看出，传感器电流随温度变化显著，温度增加20℃，传感器电流值增大为原来的7倍，并且在该温度区间内，电流几乎随温度线性变化。
实施例3制备的基于双层水凝胶温度敏感薄膜的温度传感器对于极小温度变化(～0.03℃)的动态响应曲线见图7。可以看出，对于大约0.03℃的温度变化，器件的电流值变化明显，这说明基于层状水凝胶薄膜的传感器具有分辨小温度变化的能力，适用于人体体温的测量。
实施例3制备的基于双层水凝胶温度敏感薄膜的温度传感器在近体温温度区间(25℃～45℃)内的响应重复性曲线如图8所示。基于层状水凝胶薄膜的传感器在多次升降温循环时显示出稳定的重复响应，表明传感器温度响应具有良好的重复性。
实施例3制备的基于双层水凝胶温度敏感薄膜的温度传感器在近体温温度区间(25℃～45℃)内的响应恢复瞬态曲线如图9所示。可以看出，传感器对20℃的温度变化具有快速的响应和恢复特性。

Claims (9)

1.一种基于双层水凝胶温度敏感薄膜的柔性温度传感器的制备方法，其步骤如下：
(1)将0.5～1.0g聚乙烯醇粉末加入到10mL去离子水中，搅拌得到聚乙烯醇溶液；
(2)将0.1～1.0g丙三醇加入到步骤(1)得到的聚乙烯醇溶液中，搅拌得到聚乙烯醇水凝胶前体溶液；
(3)重复步骤(1)，得到聚乙烯醇溶液；将0.1～1.0g丙三醇和1.0～4.0g聚苯乙烯磺酸钠加入到该聚乙烯醇溶液中，搅拌得到聚苯乙烯磺酸钠/聚乙烯醇水凝胶前体溶液；
(4)将两片聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底分别用乙醇和去离子水依次超声清洗并烘干；
(5)将导电银浆通过丝网印刷法分别印刷在两片聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底上，作为上电极层和上电极层；
(6)将步骤(2)得到的聚乙烯醇水凝胶前体溶液冷却至室温并静置10～15h，取0.5～1.0mL该溶液滴涂于步骤(5)得到的下电极层上，置于通风橱中静置5～10h，在下电极层表面得到聚乙烯醇水凝胶薄膜，厚度为80～300μm；
(7)将步骤(3)得到的聚苯乙烯磺酸钠/聚乙烯醇水凝胶前体溶液冷却至室温并静置10～15h，取0.5～1.0mL该溶液滴涂于步骤(5)得到的上电极层上，置于通风橱中静置5～10h，在上电极层表面得到聚苯乙烯磺酸钠/聚乙烯醇水凝胶薄膜，厚度为50～200μm；
(8)将步骤(6)和步骤(7)得到的两层水凝胶薄膜压合，从而制备得到基于双层水凝胶温度敏感薄膜的柔性温度传感器，结构为聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底、上电极层、聚苯乙烯磺酸钠/聚乙烯醇水凝胶薄膜、聚乙烯醇水凝胶薄膜、下电极层和聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底。
2.如权利要求1所述的一种基于双层水凝胶温度敏感薄膜的柔性温度传感器的制备方法，其特征在于：聚乙烯醇粉末的分子量为63800～114400，聚苯乙烯磺酸钠的分子量为70000～80000。
3.如权利要求1所述的一种基于双层水凝胶温度敏感薄膜的柔性温度传感器的制备方法，其特征在于：是在85～95℃条件下搅拌3～5h。
4.如权利要求1所述的一种基于双层水凝胶温度敏感薄膜的柔性温度传感器的制备方法，其特征在于：聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底的尺寸为2cm*2cm，厚度为240～300μm。
5.如权利要求1所述的一种基于双层水凝胶温度敏感薄膜的柔性温度传感器的制备方法，其特征在于：传感器厚度为0.7～1.0mm。
6.一种基于双层水凝胶温度敏感薄膜的柔性温度传感器，其特征在于：是由权利要求1～5任何一项所述的方法制备得到。
7.权利要求6所述的一种基于双层水凝胶温度敏感薄膜的柔性温度传感器在温度传感中的应用。
8.如权利要求7所述的一种基于双层水凝胶温度敏感薄膜的柔性温度传感器在温度传感中的应用，其特征在于：用于检测人体体温。
9.如权利要求7所述的一种基于双层水凝胶温度敏感薄膜的柔性温度传感器在温度传感中的应用，其特征在于：用于电子皮肤。
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