随着微能源技术发展的重要节点,柔性自驱动电子器件成为新型传感单元不可忽视的战略交叉高地。然而,传统的温度敏感单元受外部电源限制,存在材质坚硬、非便携和长期更换电池等一系列缺点。因此,改变传统的温度监测方法,并赋予监测设备以便携、远程和实时监测功能是实现柔性传感与智能电子相结合的重要一步。近年来,日益成熟的摩擦电和热释电微能源采集设备因其材质柔软、较好的便携性和无需外部电源等在自驱动传感领域备受世界广泛关注。基于不同传感机制的温度敏感材料人们拥有相对成熟的探索,但温度传感测试中很难实现无外接电源,成为柔性自供电传感领域的一大挑战。传统的温度传感器尽管实现了一定温度监测特性,但无法实现便携式、实时和远程温度响应,无疑是困扰智慧电子器件的一致命弱点。为此提出的基于摩擦电和热释电材料通过捕获环境或人体热能并转化为电能,对解决环境温度、人体呼吸热和口腔温度敏感单元供能限制提供实际化应用保障。本文围绕新型柔性温度敏感材料结合环境/人体温度实时监测应用需求,具体做如下研究:(1)提出并制备了一种基于聚偏氟乙烯(PVDF)和聚四氟乙烯(PTFE)摩擦电机制的自供电温度传感单元。利用PVDF的热释电性增强摩擦层接触表面的电荷密度,可作为自供电温度敏感单元。PVDF表面Ag电极被用作底部电极层和摩擦层。PTFE作为顶部摩擦层其与顶部电极导电铜箔相连接。同时,将中空结构的间隔层(Kapton)置于PTFE膜和Ag电极之间形成空腔结构,为温度监测过程冷热交替提供保障;测试结果表明在295-335 K温度范围内,传感单元输出电压随温度增加呈线性增加,其温度响应时间大约为0.1 s,灵敏度为0.25 V/K,5500次周期性接触分离循环仍具有优异的稳定性。(2)由于摩擦温度敏感单元本质上的接触不舒适和非便携性,不适用于人体热信号监测,因此对上述自供电温度敏感器件结构优化,提出并制备出一种具有非接触式测试方式的柔性生理信息监测器件。这种非接触式测试解决了可穿戴式人体生理信息监测中非便携、不舒适等瓶颈。实验测得,柔性热释电敏感单元在外界热源的刺激下,由于温度的变化,可以在295-355 K的温度范围内产生线性热释电信号(R~2=0.9923)。并且基于生物体与周围环境之间的天然温度振荡,该温度敏感单元可以实现对人体生理信息的评估。例如,手掌、手指、鼻子或口腔的温度监测和不同运动状态下(正常呼吸和跑步后呼吸)鼻子呼吸频率的电学响应规律及3 X 3传感器阵列对手指运动的非接触空间热映射识别。最后,本文针对该非接触式柔性温度敏感单元与无线电路融合进行了实际化应用探索,验证了该温度敏感系统兼备远距离(10 m)鼻子或口腔呼吸无线监测本领,对建立远程智慧医患间信息桥梁以评估个人的生理状态迈出了重要一步。