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柔性温度传感器及其制备方法及应用


技术摘要:
本发明公开了一种柔性温度传感器,其包括:柔性衬底;设置在柔性衬底上的有源层;源极;漏极;覆盖有源层上的介电层;以及设置在介电层上的栅极;所述有源层的材料为复合丝基碳纳米纤维;所述复合丝基碳纳米纤维包括丝基碳纳米纤维、以及分布在丝基碳纳米纤维表面的Ag  全部
背景技术:
温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度 测量仪表的核心部分。在电子皮肤、机器人传感器、环境安全和体健康的温度测量方面,通 常要求温度传感器件具有操作简单、质量轻巧、生物兼容、高灵敏性和高柔韧性等特点。因 此,柔性温度传感器成为了国内外的研究热点之一。 目前的柔性传感器,在面对细胞级操作时微环境的温度检测,其灵敏度不高,不足 以在复杂的细胞微环境中稳定的检测温度;另外,生物相容性差,即易对细胞产生伤害;还 有目前的柔性温度传感器的器件体积过大,在进行细胞级检测时,不易移动且移动时易损 伤细胞,不利于在细胞级微小的环境下进行温度的传感。
技术实现要素:
基于此,有必要提供一种新的柔性温度传感器。 一种柔性温度传感器,包括: 柔性衬底;所述柔性衬底包括中间区、以及分别位于所述中间区两侧的第一区和 第二区; 有源层,设置在所述柔性衬底的所述中间区上;所述有源层的材料为复合丝基碳 纳米纤维;所述复合丝基碳纳米纤维包括丝基碳纳米纤维、以及分布在所述丝基碳纳米纤 维表面的Ag纳米颗粒; 源极,覆盖所述第一区以及部分覆盖所述有源层的一端表面; 漏极,覆盖所述第二区以及部分覆盖所述有源层的另一端表面; 介电层,覆盖所述有源层上; 以及栅极,设置在所述介电层上。 上述柔性温度传感器,采用纳米结构的有机场效应管(OFET)进行传感,其尺寸微 小,有利于与微型机器人结构在进行细胞级操作时提供细胞微环境的温度传感;其采用丝 基碳纳米纤维,生物相容性好,不对细胞产生毒性从而影响细胞的存活率;其灵敏度高,更 适合对细胞级操作时对微小的温度反应进行传感;上述柔性温度传感器,其采用柔性材料, 既保证了在一定应变下温度的传感稳定性和准确性,又避免了在移动中碰撞损坏细胞,且 本发明的柔性温度传感器的稳定性好,重量轻和响应速度快。 可选地,所述介电层为聚合物层;所述聚合物层的材料为聚乙烯吡咯烷酮。 可选地,所述源极以及所述漏极为金电极;所述栅极为铝电极;所述柔性衬底为聚 酰亚胺。 可选地,所述柔性温度传感器还包括柔性封装材料;所述柔性封装材料为聚二甲 基硅氧烷。 3 CN 111599920 A 说 明 书 2/4 页 本发明还提供了上述柔性温度传感器的制备方法。 一种柔性温度传感器的制备方法,包括如下步骤: 提供复合丝基碳纳米纤维; 将所述复合丝基碳纳米纤维转移到柔性衬底上,形成有源层; 在所述柔性衬底以及所述有源层上形成源极以及漏极; 在所述有源层以及所述源极和漏极上形成介电层; 在所述介电层上形成栅极。 上述柔性温度传感器的制备方法,其所得到的柔性温度传感器,生物相容性好、灵 敏度高、稳定性和重复性好,而且器件尺寸微小,能在恶劣的细胞微环境下进行稳定温度传 感的优点。 可选地,所述复合丝基碳纳米纤维通过如下步骤获得: 通过静电纺丝制备蚕丝纳米纤维,然后对所述蚕丝纳米纤维进行热处理以形成丝 基碳纳米纤维;再通过种子吸附和种子生长方式将Ag纳米颗粒包覆在所述丝基碳纳米纤维 表面。 可选地,在将所述复合丝基碳纳米纤维转移到柔性衬底上的步骤之前,还包括: 将柔性衬底先后用乙醇及水在超声下清洗,然后烘干。 可选地,所述介电层通过旋涂工艺形成。 可选地,所述栅极通过荫罩热蒸发工艺形成;所述源极以及所述漏极通过金属蒸 发和剥离工艺形成。 本发明还提供了上述柔性温度传感器在细胞微环境检测中的应用。 附图说明 图1为本发明一实施例的柔性温度传感器的结构示意图。 图2为图1中的有源层的结构示意图。 图中,1-柔性衬底,2-有源层,3-源极,4-漏极,5-介电层,6-栅极,21-丝基碳纳米 纤维,22-Ag纳米颗粒。
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