一种高度集成的柔性自供能传感器制备方法-k8凯发

本发明属于柔性自供能传感器，具体涉及一种高度集成的柔性自供能传感器制备方法。

背景技术：

1、柔性传感器是一类柔性、灵活、便携的信号采集元件，在人体健康监测、医疗监护、环境监测和物流网等领域均有着广阔的发展前景。然而传统的柔性传感器需要外部电源或电池，这导致其无法长时间运行且需要频繁更换电池。此外，无论是外接电源还是电池都限制了传感器体积和柔性，导致其在布局和安装过程中受到空间和物理限制。同时由于电源引线或电池的加入，导致在故障和维护过程中难以定位和修复，增加了系统维护的难度和成本。

2、相对于传统传感器，高集成的柔性自供能传感器具有无需外接电源、灵活布置，易于安装，适用场景广泛和可长时间实时监测的优势。

技术实现思路

1、针对上述背景技术所提出的传统柔性传感器件需要外接电源、无法长时间工作的问题，本发明的目的是：通过简单有效的方法来提升柔性自供能传感器的长时间工作性能，以满足未来实用化需求，并提供一种高度集成的柔性自供能传感器制备方法。

2、为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种高度集成的柔性自供能传感器制备方法，步骤如下：

4、柔性钙钛矿太阳能电池、薄膜电容器和柔性温度传感器集成的柔性自供能传感器

5、(1)制备柔性钙钛矿太阳能电池

6、pet/ito基底刻蚀后清洗，随后依次沉积sno2层、钙钛矿层、spiro-ometad，刮涂碳电极。

7、(2)制备薄膜电容器和柔性温度传感器

8、a：碳电极的制备：将图案化的丝网印刷网版固定，然后将聚酰亚胺基底放在丝网印刷网版下面，进行图案印刷。将商业碳浆涂在网版上，然后使用刮板将碳浆涂满图案，此时碳浆会通过图案滴漏在聚酰亚胺基底上，然后将涂有碳浆的基底放在120℃热板上10min，得到碳电极。

9、b.电解质溶液的制备：将聚合物聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)(pvdf-hfp)溶解于丙酮中，浓度保持在0.05-0.3g/ml之间，搅拌约3h。然后将离子液体1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(emimtcb)与pvdfhfp/丙酮溶液混合，离子液体与聚合物的质量比保持在4:1，搅拌约12h，得到离子液体emimtcb-pvdfhfp电解质溶液，即后文所指的离子液体-聚合物电解质溶液。

10、c.电解质溶液的滴加：将离子液体-聚合物电解质溶液滴加在碳电极的叉指电极处，等电解质溶液中的丙酮挥发，此时电解质凝固成凝胶状，即完成高温电解质的滴加，薄膜电容器制备完成。

11、d.温敏材料的滴加：先将碳纳米管(cnt)加入到去离子水中，浓度介于0.3-0.5mg/l之间，超声混合均匀后加入聚苯乙烯磺酸钠(pss)，体积比为20：1。随后将上述混合溶液与聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(pedot:pss，1.3wt％)以1：7的体积比混合均匀，滴涂在温度传感区域后在70℃下固化，得到温度传感器。

12、(3)柔性钙钛矿太阳能电池、薄膜电容器和柔性温度传感器的集成

13、将柔性钙钛矿太阳能电池的碳电极和薄膜电容器和柔性温度传感器的公共碳电极对齐，扣合，完成柔性钙钛矿太阳能电池、薄膜电容器和柔性温度传感器的集成，得到柔性自供能传感器。

14、本发明的有益效果：本发明提供集成钙钛矿太阳能电池、薄膜电容器和柔性传感器的方法，是采用丝网印刷的方式将薄膜电容器和传感器制备在柔性基底上，采用垂直互联的方式将柔性钙钛矿太阳能电池的两端电极扣在传感器和薄膜电容器的共同电极上，以实现柔性钙钛矿太阳能电池对薄膜电容器和传感器的供能。由于太阳能电池在光照条件下源源不断的产生电能，以及电容器储存的电能可以为传感器在无光条件下供能，大大提高了柔性自供能传感器的工作时间。

技术特征：

1.一种高度集成的柔性自供能传感器制备方法，其特征在于：包括下述步骤，

2.根据权利要求1所述的一种高度集成的柔性自供能传感器制备方法，其特征在于：所述s1中，具体通过如下步骤制备柔性钙钛矿太阳能电池；

3.根据权利要求2所述的一种高度集成的柔性自供能传感器制备方法，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的一种高度集成的柔性自供能传感器制备方法，其特征在于：所述s2中，具体通过如下步骤制备薄膜电容器；

5.根据权利要求4所述的一种高度集成的柔性自供能传感器制备方法，其特征在于：所述s2.1中，碳电极制备的具体步骤如下，将图案化的丝网印刷网版固定，然后将聚酰亚胺基底放在丝网印刷网版下面，进行图案印刷，将商业碳浆涂在丝网印刷网版上，然后使用刮板将碳浆涂满图案，此时碳浆会通过图案滴漏在聚酰亚胺基底上，然后将涂有碳浆的基底放在热板上加热，得到碳电极。

6.根据权利要求4所述的一种高度集成的柔性自供能传感器制备方法，其特征在于：所述s2.2中，电解质溶液制备的具体步骤如下，将聚合物聚溶解于丙酮中，浓度保持在0.05-0.3g/ml之间并搅拌，然后将离子液体1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐与pvdfhfp/丙酮溶液混合并搅拌，离子液体与聚合物的质量比保持在4:1，得到离子液体-聚合物电解质溶液。

7.根据权利要求6所述的一种高度集成的柔性自供能传感器制备方法，其特征在于：所述聚合物为偏二氟乙烯-co-六氟丙烯。

8.根据权利要求4所述的一种高度集成的柔性自供能传感器制备方法，其特征在于：所述s2.3中，电解质溶液滴加的具体步骤如下，将离子液体-聚合物电解质溶液滴加在碳电极的叉指电极处，等电解质溶液中的丙酮挥发，此时电解质凝固成凝胶状，即完成高温电解质的滴加，薄膜电容器制备完成。

9.根据权利要求1所述的一种高度集成的柔性自供能传感器制备方法，其特征在于：所述s3中，具体通过如下步骤制备柔性温度传感器；

10.根据权利要求1所述的一种高度集成的柔性自供能传感器制备方法，其特征在于：所述s4中，具体通过如下步骤进行集成；

技术总结
本发明公开了一种高度集成的柔性自供能传感器制备方法，本发明提供集成钙钛矿太阳能电池、薄膜电容器和柔性传感器的方法，是采用丝网印刷的方式将薄膜电容器和传感器制备在柔性基底上，采用垂直互联的方式将柔性钙钛矿太阳能电池的两端电极扣在传感器和薄膜电容器的共同电极上，以实现柔性钙钛矿太阳能电池对薄膜电容器和传感器的供能。由于太阳能电池在光照条件下源源不断的产生电能，以及电容器储存的电能可以为传感器在无光条件下供能，大大提高了柔性自供能传感器的工作时间。

技术研发人员：史彦涛,张杰,银冰
受保护的技术使用者：大连理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8