电子皮肤作为一种模拟人体皮肤功能的传感器集成阵列或系统,可模仿人体皮肤实现触觉、压觉、滑觉和热觉等功能,具有灵敏度高、准确性好和柔性等优点,在机器人手、健康监测系统和人机交互界面等方面具有重要的应用前景。可用于电子皮肤实现触觉、压觉、滑觉和热觉等功能的柔性传感器近年来引起了研究人员的极大关注,这些研究主要集中在具备单一功能的传感器,如柔性触觉传感器、柔性热觉传感器和柔性滑觉传感器等,对具备多种功能的传感器研究较少。然而人体皮肤是可以同时检测到温度和压力变化的,因此研究一种能够同时测量温度和压力大小的传感器对推进电子皮肤的发展具有极其重要的现实意义和应用价值。针对该问题,本课题提出一种基于PEDOT:PSS((聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)))-CNT(碳纳米管)和平板电容的温度压力传感器,该传感器可模仿人体皮肤同时实现温度和压力的测量。针对该柔性温度压力传感器多输入多输出的问题,本文研究并建立了该温度压力传感器的解耦模型,这将十分有助于提高传感器的精确度,实现传感器的实用化。随后,根据电子皮肤对传感器的材质和尺寸要求,结合温度压力传感器的测量原理,研究并选择适合温度传感器和压力传感器的制作工艺,选择并制备了温度传感器的电极、衬底和压力传感器的上下极板、上下极板电极和介电层材料。该柔性温度压力传感器的整体尺寸为15×15(mm),温度传感器薄膜电极尺寸为10×10(mm),压力传感器上下极板电极和中间介电层尺寸均为10×10(mm)。最后,根据设计的温度压力传感器的结构,制备了完整的柔性温度压力传感器,并通过实验测量和分析了该传感器器件的各项特性指标。实验结果表明,该柔性温度压力传感器的温度与输出电阻呈负线性相关,电极材料PEDOT:PSS与CNT比例对温度传感器性能有较大影响,而压力传感器的压力与输出电容在不同范围呈正线性相关,且该压力传感器具有很好的温度稳定性。其中温度传感器在23℃-45℃范围内线性度为3.91%,迟滞性为1.84%,重复性为5.08%,灵敏度为0.41Ω/℃。压力传感器的输入输出在两个范围内分别呈线性相关。0-180mN时线性度为2.39%,灵敏度0.20%/mN,180-600mN时线性度为3.83%,灵敏度为0.0071%/mN,压力传感器重复性为0.03%,迟滞性为10.69%。最后实验验证了温度和压力同时变化时传感器的性能,并得到了温度、压力和输出电阻三者间的关系。结果表明该温度压力传感器能够解耦压力对温度的影响,压力的存在并未影响温度传感器对温度的灵敏度。上述结果表明,本文设计的温度压力传感器具有灵敏度高、线性度好等优点,且该传感器具备同时准确测量温度和压力的功能,能够很好地模拟人体皮肤触压觉和温度系统的功能。该传感器单元及后续阵列化后的仿生电子皮肤在机器人、生物医学研究、健康监测系统等领域具有重要应用前景。