基于可调相变材料的高性能柔性温度传感器及其制备方法
本发明属于柔性离子型温度传感器，具体涉及一种基于长链烷基丙烯酸酯可逆相变、热驱动离子跨膜输运的高灵敏柔性温度传感器及其制备方法。
背景技术：
1、柔性温度传感器在人体可穿戴健康监测、储能电池热失控预警、冷链温控、织物内嵌测温、曲面设备测温等场景具备不可替代的应用价值。现有商用柔性测温传感器多存在缺陷，刚性基底贴合曲面能力差，与人体皮肤、异形容器、电池外壳接触时界面热阻大，测温滞后、误差大；单一热敏材料相变区间固定，无法实现宽温域分段精准测温，仅能覆盖狭小温度窗口；灵敏度偏低，电阻温度系数（tcr）数值小，微小温差识别能力不足，无法区分 0.1℃级细微温度波动；拉伸、弯曲、受压、扭转等机械形变下传感信号漂移严重，机械抗干扰性能差，长期循环后性能衰减明显；传统导电聚合物、金属薄膜传感器响应 / 恢复速度慢，动态温度跟踪能力弱，难以满足实时预警需求。目前相变 - 离子传输耦合传感是高性能柔性温度传感器主流研究方向，但现有方案难以同时兼顾宽可调测温区间、超高测温灵敏度、优异曲面贴合柔性、强机械抗干扰、快速响应恢复五大核心性能。基于现有技术缺陷，本发明提出一种长烷基丙烯酸酯可逆晶态 - 非晶态相变耦合离子跨膜迁移的柔性温度传感器，通过调控十六烷基丙烯酸酯（ha）、硬脂基丙烯酸酯（sa）单体配比精准调控相变窗口，搭配聚氨酯二丙烯酸酯交联网络与离子液体构建连续离子传输通道，解决传统柔性测温器件灵敏度低、形变干扰大、测温滞后、温域狭窄的技术难题。
技术实现思路
1、本发明为了解决上述技术问题，提供了一种基于可调相变材料的高性能柔性温度传感器及其制备方法。
2、第一方面，本发明提供一种基于可调相变材料的高性能柔性温度传感器的制备方法，是通过以下技术方案得以实现的。
3、s1.相变传感层的制备
4、a. 20℃~28℃低温区间传感层原料配制：取 3g 十六烷基丙烯酸酯 ha、2g 聚氨酯二丙烯酸酯低聚物 uda、0.05g 光引发剂 dmpa、0.025g 二苯甲酮 bp，30℃磁力搅拌 2h得到均匀预聚液；加入1.5g 离子液体 litfsi，30℃磁力搅拌 2h，得到离子源混合聚合物溶液；另一份不添加离子液体，为无离子液体混合聚合物溶液；离子源混合聚合物溶液置于冰水浴，600w 间歇超声处理 10min（超声 1s、停止 2s），实现离子液体均匀分散；
5、b. 25℃~33℃室温区间传感层原料配制：取 1.5g ha、1.5g sa、2g uda、0.05gdmpa、0.025g bp，40℃磁力搅拌 2h；后续加离子液体、搅拌、超声处理步骤同 s1a，超声条件一致，得到对应混合聚合物溶液；
6、c. 28℃~36℃中低温区间传感层原料配制：取 0.75g ha、2.25g sa、2g uda、0.05g dmpa、0.025g bp，40℃磁力搅拌 2h；后续加离子液体、搅拌、超声处理步骤同 s1a，超声条件一致，得到对应混合聚合物溶液；
7、d. 32℃~40℃人体体温区间传感层原料配制：取 0.5g ha、2.5g sa、2g uda、0.05g dmpa、0.025g bp，50℃磁力搅拌 2h；后续加离子液体、搅拌、超声处理步骤同 s1a，超声条件一致，得到对应混合聚合物溶液；
8、e. 38℃~46℃高温区间传感层原料配制：取 3g sa、2g uda、0.05g dmpa、0.025gbp，50℃磁力搅拌 2h；后续加离子液体、搅拌、超声处理步骤同 s1a，超声条件一致，得到对应混合聚合物溶液；
9、f. 相变传感层成型：上述任意区间的离子源混合聚合物溶液倒入定制聚四氟乙烯模具（2cm×3cm×0.01cm）中整平；紫外光照射 3min 固化后，立即放入冷冻箱冷却10min；取出后形成相变传感层
10、s2. 柔性温度传感器的组装
11、将 s1 制得的相变传感层夹持于两片同尺寸商用银电极之间，引出导电导线；银电极厚度 0.01mm；采用导热绝缘硅橡胶胶带整体包裹封装，置于 70℃恒温环境保温10min，胶带固化后得到完整柔性温度传感器。
12、进一步的，步骤 s1a-e 中，离子液体为双三氟甲磺酰亚胺丁基三甲基铵 litfsi，纯度≥98%；光引发剂 dmpa 纯度 99%，二苯甲酮 bp 纯度 99.75%；聚氨酯二丙烯酸酯低聚物 uda 型号 cn9021ns，分子量 mn=28000。
13、进一步的，步骤 s1a-e 中，超声处理全程冰水浴，超声功率 600w，工作模式为超声 1s、间歇 2s，总超声时长 10min。
14、进一步的，步骤 s1a-e 中，紫外固化光源为 365nm 紫外光，固化时长 3min；固化后冷冻冷却 10min。
15、进一步的，步骤 s1a-e 中，封装所用导热绝缘硅橡胶胶带厚度 0.05mm，封装固化温度 70℃，保温固化时间 10min。
16、第二方面，本发明提供一种上述制备方法制备得到的基于相变聚合物的高灵敏度柔性人体温度传感器。
17、一种上述制备方法制备得到的基于可调相变材料的高性能柔性温度传感器。
18、本申请具有以下有益效果。
19、1.通过 ha、sa 单体配比线性调控熔融相变窗口，分段覆盖常温、人体体温、电池高温预警区间，解决单一材料测温区间狭窄的缺陷；
20、2.多孔结构放大离子跨膜迁移效应，tcr 最高达 – 6.61%/℃，线性度 r2>0.99，分辨率 0.1℃，可捕捉微小温度波动；
21、3.烷基相变与离子传输耦合作用，响应 10~11s、恢复 20~25s；百次升降温循环信号无衰减，长期恒温基线无漂移；
22、4.三维交联丙烯酸酯骨架拉伸率超 500%，弯曲、拉伸、受压、扭转下测温误差极小，贴合人体、电池、织物等任意异形曲面，界面热阻远低于商用刚性传感器；
23、5.紫外光固化一步成型，无需高温烧结，原料易得，模具批量制备，封装流程简单，适配工业化量产；
24、6.同时满足医疗可穿戴、冷链物流、储能电池安全预警、柔性触控阵列、工业曲面测温等多领域高精度测温需求。
1.一种基于可调相变材料的高性能柔性温度传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求 1 所述的制备方法，其特征在于，离子液体为双三氟甲磺酰亚胺丁基三甲基铵 litfsi，纯度≥98%；光引发剂 dmpa 纯度 99%，二苯甲酮 bp 纯度 99.75%；聚氨酯二丙烯酸酯低聚物 uda 型号 cn9021ns，分子量 mn=28000。
3.根据权利要求 1 所述的制备方法，其特征在于，超声处理全程冰水浴，超声功率600w，工作模式为超声 1s、间歇 2s，总超声时长 10min。
4.根据权利要求 1 所述的制备方法，其特征在于，紫外固化光源为 365nm 紫外光，固化时长 3min；固化后冷冻冷却 10min。
5.根据权利要求 1 所述的制备方法，其特征在于，封装所用导热绝缘硅橡胶胶带厚度0.05mm，封装固化温度 70℃，保温固化时间 10min。
6.一种由权利要求 1~5 任一所述制备方法制得的基于可调相变材料的高性能柔性温度传感器。