用于可穿戴设备的超高灵敏度柔性衬底温度传感器_医疗科技

前言

随着可穿戴设备概念的提出，用于健康管理和医疗改善的可穿戴电子产品蓬勃发展。随着微机电系统制备工艺的发展，微机电系统在电子设备、机器人皮肤等行业得到了越来越广泛的应用。在生物物理治疗中，温度作为最常规的物理参数之一，直接影响甚至决定着生理生化反应的产量和速率。另一方面，实时准确的温度测量将大大提高体温调节机制不完善的麻醉患者的医疗质量，也可用于疾病预测甚至术后恢复。在工业领域，温度传感和温度报警也是一个主要的应用热点。柔性温度传感器是用柔性基板代替刚性基板，保持基板原有的柔软性和易变形性，使整个传感器具有良好的柔性和延展性。通过监控温度信号转化为电信号，实现了实时测量温度。基于塞贝克效应的热电偶具有响应时间短、精度高、几乎不影响测试环境等优点，在温度测量领域具有广阔的应用前景。选用柔性薄膜热电偶(TFTCs)作为温度测量单元，不仅可用于可穿戴系统、环境、健康等智能设备领域，还能满足低功耗、低成本、灵活和灵活的要求。

研究内容

西安交通大学的研究人员选用氧化铟(In2O3)和铂(Pt)作为热电材料，组成一种温度传感器。热处理优化了In2O3is的热电性能，在200℃下，随着热处理时间的增加，塞贝克系数大大增加。在重复性试验和稳定性试验中，传感器在重复性、稳定性和温度漂移方面也表现出很大的特点。在实际机械手测量中，可以实现对被测物体温度的精确测量，在工业机器人和生物医学中有很好的应用前景。

实验方法

靶材料是烧结In2O 3靶(纯度99.99 %，直径101.6毫米，厚度5毫米)和铸造铂(纯度99.99 %，直径76.2毫米，厚度5毫米)。聚酰亚胺基片的超声清洗依次用丙酮、乙醇和去离子水进行，然后依次用氩气流和加热板对聚酰亚胺进行干燥。In2O 3薄膜用射频溅射技术通过磁控溅射制备。In2O3薄膜的制备参数为:氩气流量90 sccm，溅射功率200 W，真空度4.2×106 torr，时间120 min。未经处理的In2O3薄膜被发现是深棕色的。将制备的In2O3薄膜置于管式炉中进行15-120分钟的热处理。使用流量控制器将石英管中的空气流量控制在200 sccm。热处理后，In2O3薄膜的颜色发生了很大的变化，随着热处理的进行，颜色变浅，显示出浅黄色。对于铂电极，使用磁控溅射，通过直流磁控溅射进行沉积。铂薄膜的制备参数为:氩气流量20 sccm，电流0.4安培，真空度3.0×10-5托，溅射时间15分钟。制备的铂薄膜厚度约为280纳米。