温度-压阻双模式传感器

本技术属于传感器，具体涉及一种温度-压阻双模式传感器。

背景技术：

1、热电偶温度传感器基于塞贝克效应，一端作为冷端，另一端作为热端，在温差的存在下，载流子从热端运动到冷端，并在冷端聚集，从而产生电动势。压力传感器可以分为很多种类，比如：压阻式、电容式、压电式和摩擦电式，其传感机制也非常不同。其中，压阻式压力传感器基于压阻效应，通常由两个相对的导电层组成，这两个导电层具有粗糙的表面，通过施加不同的压力，决定它们之间的可变接触电阻。

2、现有的热电偶温度传感器以硅片或纤维作为基底，采用电化学沉积法在基底上生长热电材料形成热电偶，进而制得热电偶温度传感器。现有的热电偶温度传感器均利用面内型结构发电，检测压力范围有限，灵敏度较低，这意味着无法准确检测压力变化。因此无法作为压阻式传感器，导致现有的热电偶温度传感器功能模式单一，仅能实现对温度的检测或监测。

技术实现思路

1、本实用新型针对现有技术的热电偶温度传感器均利用面内型结构发电，检测范围有限、灵敏度低，导致功能模式单一的技术问题，目的之一在于提供一种温度-压阻双模式传感器。

2、本实用新型的温度-压阻双模式传感器包含至少二层层层堆叠的三明治结构复合薄膜层，三明治结构复合薄膜层包括：

3、一石墨纸层；

4、两层热电材料薄膜层，分别形成在所述石墨纸层的两侧。

5、较佳地是，所述温度-压阻双模式传感器包含2～20层层层堆叠的三明治结构复合薄膜，优选3～12层更优选10层。

6、较佳地是，所述热电材料薄膜层为bixsb2-xte3或bi2te3-ysey薄膜层，0≤x≤2，优选x＝0.2，0≤y≤3，优选y＝0.3。

7、较佳地是，所述石墨纸层为10～50μm，优选15～35μm，更优选18～30μm，最优选21μm；

8、所述bixsb2-xte3或bi2te3-ysey薄膜层的厚度为5μm～100μm，优选20μm。

9、较佳地是，所述温度-压阻双模式传感器还包括：

10、两根导电线优选铜线或银线，分别连接在最外侧的两层三明治结构复合薄膜层上。

11、较佳地是，相邻两层三明治结构复合薄膜层之间具有微观结构间隙，优选0.1μm～0.5μm，更优选0.2μm。

12、较佳地是，用所述导电膏将导电线优选铜线或银线分别连接在最外侧的两层三明治结构复合薄膜层上；

13、优选所述至少一层三明治结构复合薄膜层外具有封装外壳。

14、本实用新型的目的之二在于提供一种制备上述的温度-压阻双模式传感器的方法，包括如下步骤：

15、步骤s1，将石墨纸放入含有热电材料原料的溶液中优选含bi3+、sbo+和hteo2+的溶液或者含有bi3+、hteo2+和seo32-的溶液中进行电化学沉积，在石墨纸的两侧分别形成热电材料薄膜，得到三明治结构复合薄膜层优选得到bixsb2-xte3/cp/bixsb2-xte3或bi2te3-ysey/cp/bi2te3-ysey复合薄膜层形式的温度-压阻双模式传感器，其中，0≤x≤2，优选x＝0.2，0≤y≤3，优选y＝0.3；

16、优选地还包括步骤s1′，将所述三明治结构复合薄膜层在真空烘箱中干燥，更优选地在40℃-80℃优选50℃-60℃的真空烘箱中干燥1h-24h优选50min-80min。

17、在一较佳示例中，所述方法还包括：

18、步骤s2，将2～20层优选5～12层更优选8～10层所述三明治结构复合薄膜层层层堆叠形成所述温度-压阻双模式传感器；

19、优选地，所述方法还包括：

20、步骤s3，将两根导电线优选铜线或银线，更优选银线，采用导电膏优选铜膏或银膏，更优选银膏连接在最外侧的两层三明治结构复合薄膜层上。

21、在一较佳示例中，所述热电材料原料的溶液中bi3+、sbo+和hteo2+的摩尔浓度分别为0～2mmol/l、0～2.4mmol/l和2.5～3.2mmol/l优选bi3+、sbo+和hteo2+的摩尔浓度分别为1mmol/l、1.2mmol/l和2.85mmol/l；

22、所述热电材料原料的溶液中bi3+、hteo2+和seo32-的摩尔浓度分别为1～2mmol/l、0～2.5mmol/l和0～0.4mmol/l；优选bi3+、hteo2+和seo32-的摩尔浓度分别为1mmol/l、1.25mmol/l和0.2mmol/l。

23、或者所述电化学沉积采用恒电位沉积法、恒电流沉积法和脉冲沉积法中的任意一种；优选地，所述恒电位沉积法的沉积电位为-0.5v～0.2v，所述恒电位沉积法的沉积电流为1macm-2～40macm-2，优选8macm-2～20macm-2，所述脉冲沉积法在不同阶段脉冲时间为0.01s～50s，优选0.01s～10s，不同阶段脉冲的电流为1macm-2～40macm-2，优选8macm-2～20macm-2；总沉积时间为1～24h，优选5～8h。

24、本实用新型的积极进步效果在于：

25、1)本实用新型采用石墨代替硅片或纤维，利用化学沉积法在石墨的两侧沉积生长热电材料薄膜层，从而构成三明治结构复合薄膜层，再将多个三明治结构复合薄膜层层层垒叠形成面间结构的温度传感器，相邻的两个三明治结构复合薄膜层之间具有微观结构间隙，因此在受到挤压时会有压阻效应，进而可作为压阻传感器，由此形成既可以测温度也可以测压力的温度-压阻双模式传感器。

26、2)本实用新型采用电化学沉积的方法制备温度-压阻双模式传感器，操作简单、成本低、可控性高且制得的温度-压阻双模式传感器应用广泛。

技术特征：

1.一种温度-压阻双模式传感器，其特征在于所述温度-压阻双模式传感器包含至少两层层层堆叠的三明治结构复合薄膜层，三明治结构复合薄膜层包括：

2.如权利要求1所述的温度-压阻双模式传感器，其特征在于所述温度-压阻双模式传感器包含2～20层层层堆叠的三明治结构复合薄膜层。

3.如权利要求1所述的温度-压阻双模式传感器，其特征在于所述温度-压阻双模式传感器包含3～12层层层堆叠的三明治结构复合薄膜层。

4.如权利要求3所述的温度-压阻双模式传感器，其特征在于所述温度-压阻双模式传感器包含10层层层堆叠的三明治结构复合薄膜层。

5.如权利要求1所述的温度-压阻双模式传感器，其特征在于所述热电材料薄膜层为bixsb2-xte3或bi2te3-ysey薄膜层，0≤x≤2，0≤y≤3。

6.如权利要求5所述的温度-压阻双模式传感器，其特征在于

7.如权利要求5所述的温度-压阻双模式传感器，其特征在于

8.如权利要求7所述的温度-压阻双模式传感器，其特征在于

9.如权利要求8所述的温度-压阻双模式传感器，其特征在于

10.如权利要求9所述的温度-压阻双模式传感器，其特征在于

11.如权利要求7所述的温度-压阻双模式传感器，其特征在于

12.如权利要求2所述的温度-压阻双模式传感器，其特征在于所述温度-压阻双模式传感器还包括：

13.如权利要求12所述的温度-压阻双模式传感器，其特征在于

14.如权利要求2所述的温度-压阻双模式传感器，其特征在于相邻两层三明治结构复合薄膜层之间具有微观结构间隙。

15.如权利要求14所述的温度-压阻双模式传感器，其特征在于微观结构间隙为0.1μm～0.5μm。

16.如权利要求15所述的温度-压阻双模式传感器，其特征在于微观结构间隙为0.2μm。

17.如权利要求12所述的温度-压阻双模式传感器，其特征在于

18.如权利要求17所述的温度-压阻双模式传感器，其特征在于

19.如权利要求17所述的温度-压阻双模式传感器，其特征在于

20.如权利要求17所述的温度-压阻双模式传感器，其特征在于

技术总结
本技术公开了一种温度‑压阻双模式传感器，包含至少二层层层堆叠的三明治结构复合薄膜层，三明治结构复合薄膜层包括：一石墨纸层；两层热电材料薄膜层，分别形成在石墨纸层的两侧。本技术采用石墨代替硅片或纤维，利用化学沉积法在石墨的两侧沉积生长热电材料薄膜层，从而构成三明治结构复合薄膜层，再将多个三明治结构复合薄膜层层层垒叠形成面间结构的温度传感器，相邻的两个三明治结构复合薄膜层之间具有微观结构间隙，因此在受到挤压时会有压阻效应，进而可作为压阻传感器，由此形成既可以测温度也可以测压力的温度‑压阻双模式传感器。

技术研发人员：宗鹏安,舒敏,陈梦然,张传锐
受保护的技术使用者：南京工业大学
技术研发日：20240401
技术公布日：2024/11/26