近日，合肥工業(yè)大學(xué)微電子學(xué)院柔性傳感技術(shù)與通用人工智能劉平副教授、黃英教授研究團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出一種基于熱致相變機(jī)理的高分辨電容式柔性溫度傳感器。相關(guān)成果以“Design, fabrication, and wearable medical application of a high-resolution flexible capacitive temperature sensor based on the thermotropic phase transition composites of PEO/PVDF-HFP/H3PO4”為題，發(fā)表在國際著名學(xué)術(shù)期刊《Advanced Functional Materials》上。

柔性溫度傳感器在可穿戴設(shè)備、人體生理參數(shù)監(jiān)測等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用潛力。然而，現(xiàn)有柔性溫度傳感器的靈敏度受制于溫敏填料的固有溫敏特性，且溫敏填料所形成的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)易受環(huán)境干擾。因此，開發(fā)具有高分辨力、高穩(wěn)定性的柔性溫度傳感器仍面臨巨大挑戰(zhàn)。

為此，研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合熱致相變機(jī)理與雙電層電容原理，首次提出并制備了一種基于PEO/PVDF-HFP/H3PO4的高分辨電容式柔性溫度傳感器。通過調(diào)控相變材料結(jié)晶性能與離子運(yùn)動特性，傳感器在人體體溫范圍內(nèi)具有極高的分辨力與響應(yīng)速度(<12 s)。同時，利用二維網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)傳感器內(nèi)結(jié)晶微域控制，提升傳感器的穩(wěn)定性與重復(fù)性(Ex<2.2%)。所研制的傳感器被應(yīng)用于人體體溫監(jiān)測與糖尿病足診斷中，可實(shí)現(xiàn)舒適的實(shí)時高精度體溫測量與糖尿病足早期診斷。該研究為柔性溫度傳感器的設(shè)計提供了新思路，在健康監(jiān)測、康復(fù)醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

圖1 電容式柔性溫度傳感器傳感機(jī)制研究

該研究工作的第一署名單位是合肥工業(yè)大學(xué)，第一作者為微電子學(xué)院碩士研究生胡若海同學(xué)，劉平副教授為唯一通訊作者。該研究工作得到了浙江省“尖兵”“領(lǐng)雁”研發(fā)攻關(guān)計劃、安徽省高校優(yōu)秀青年科研項(xiàng)目、安徽省高校協(xié)同創(chuàng)新項(xiàng)目等項(xiàng)目的資助。