一种柔性传感模组及电子设备

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，特别涉及一种柔性传感模组及电子设备。

背景技术

随着柔性电子技术的快速发展，其在智能穿戴、人机交互、医疗健康、消费电子等领域的应用需求越来越多。电子皮肤因其良好的柔韧性，易于共型和贴附的优势受到了广泛的研究。柔性传感器正是电子皮肤系统中能够在舒适佩戴的情况下将刺激准确转换为电信号的重要组成部分。

发明内容

本发明实施例提供了一种柔性传感模组及电子设备，具体方案如下：

本发明实施例提供了一种柔性传感模组，包括层叠设置的电阻式柔性传感器、电压式柔性传感器和电容式柔性传感器，所述电阻式柔性传感器被配置为响应外界湿度、温度或压力刺激，所述电压式柔性传感器被配置为响应外界湿度、温度或压力刺激，所述电容式柔性传感器被配置为响应外界湿度、温度或压力刺激，且同一个所述柔性传感模组中的所述电阻式柔性传感器、所述电压式柔性传感器和所述电容式柔性传感器被配置为响应不同的外界刺激。

可选地，在本发明实施例提供的上述柔性传感模组中，所述电压式柔性传感器被配置为响应外界湿度刺激，所述电压式柔性传感器包括依次层叠设置的第一极电极层、第一湿度响应层和第二电极层；

所述电阻式柔性传感器被配置为响应外界温度刺激，所述电阻式柔性传感器包括依次层叠设置在所述第二电极层背离所述第一电极层一侧的第一柔性基底、第一热响应层和第一叉指电极；

所述电容式柔性传感器被配置为响应外界压力刺激，所述电容式柔性传感器包括依次层叠设置在所述第一叉指电极背离所述第一柔性基底一侧的第一电解质层、粘合层、第二叉指电极和第二柔性基底。

可选地，在本发明实施例提供的上述柔性传感模组中，所述第一电极层包括阵列分布的多个第一子电极，所述第一子电极具有多个过孔，并且位于同一行的各所述第一子电极电连接，位于不同行的所述第一子电极独立设置；

所述第一湿度响应层包括第三柔性基底以及浸渍在所述第三基底上的湿气响应材料；

所述第二电极层包括阵列分布的多个第二子电极，所述第二子电极与所述第一子电极一一对应，并且位于同一行的各所述第二子电极电连接，位于不同行的所述第二子电极独立设置。

可选地，在本发明实施例提供的上述柔性传感模组中，所述第一电极层的材料和所述第二电极层的材料包括具有碳基或金属基的纳米材料，所述湿气响应材料包括聚苯乙烯磺酸盐/聚乙烯醇、过渡金属碳化物、氧化石墨烯或纤维素及其衍生物。

可选地，在本发明实施例提供的上述柔性传感模组中，所述第一叉指电极的材料包括聚3，4-乙烯二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐；

所述第一热响应层的形状为蛇形，所述第一热响应层的材料包括聚3，4-乙烯二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐/聚乙烯醇/碳纳米管、聚苯胺或过渡金属碳化物。

可选地，在本发明实施例提供的上述柔性传感模组中，所述第一电解质层包括第四柔性基底以及浸渍在所述第四柔性基底上的聚乙烯醇/离子液体，或所述第一电解质层为通过静电纺丝得到的离子液体/聚氨酯电解质层；

所述黏合层的材料包括聚氨酯；

所述第二叉指电极的材料包括聚3，4-乙烯二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐/聚乙烯醇/Co

可选地，在本发明实施例提供的上述柔性传感模组中，所述电容式柔性传感器被配置为响应外界湿度刺激，所述电容式柔性传感器包括依次层叠设置的第五柔性基底、第三电极层、第二湿度响应层、第二电解质层和第四电极层；

所述电阻式柔性传感器被配置为响应外界压力刺激，所述电压式柔性传感器被配置为响应外界温度刺激，所述电阻式柔性传感器和所述电压式柔性传感器复用，包括：所述第四电极层，以及依次层叠设置在所述第四电极层背离所述第五柔性基底一侧的热电材料层和第五电极层。

可选地，在本发明实施例提供的上述柔性传感模组中，所述第二湿度响应层的材料包括纤维素基薄膜及其衍生物或水分子可插层的聚酰亚胺；

所述第二电解质层包括第六柔性基底以及浸渍在所述第六柔性基底上的聚乙烯醇/离子液体，或所述第二电解质层为通过静电纺丝得到的离子液体/聚氨酯电解质层。

可选地，在本发明实施例提供的上述柔性传感模组中，所述热电材料层包括泡沫基底以及位于所述泡沫基底内部的聚3，4-乙烯二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐/碳纳米管，所述泡沫基底内部具有多个孔隙。

可选地，在本发明实施例提供的上述柔性传感模组中，所述电容式柔性传感器被配置为响应外界湿度刺激，所述电容式柔性传感器包括依次层叠设置的第七柔性基底、第六电极层、第三湿度响应层、第三电解质层和第七电极层；

所述电阻式柔性传感器被配置为响应外界温度刺激，所述电阻式柔性传感器包括：所述第三电解质层，所述第七电极层，以及依次层叠设置在所述第七电极层背离所述第七柔性基底一侧的第二热响应层和第八电极层；

所述电压式柔性传感器被配置为响应外界压力刺激，所述电压式柔性传感器包括：所述第八电极层，以及依次层叠设置在所述第八电极层背离所述第七柔性基底一侧的第一负电摩擦层、第一非导电伸缩层和第九电极层；或所述电压式柔性传感器包括：所述第八电极层，以及依次层叠设置在所述第八电极层背离所述第七柔性基底一侧的第一负电摩擦层、第一导电伸缩层和第八柔性基底。

可选地，在本发明实施例提供的上述柔性传感模组中，所述第三湿度响应层的材料包括纤维素基薄膜及其衍生物或水分子可插层的聚酰亚胺；

所述第三电解质层包括第九柔性基底以及浸渍在所述第九柔性基底上的聚乙烯醇/离子液体，或所述第三电解质层为通过静电纺丝得到的离子液体/聚氨酯电解质层。

可选地，在本发明实施例提供的上述柔性传感模组中，所述第二热响应层的形状为蛇形，所述第二热响应层的材料包括聚3，4-乙烯二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐/聚乙烯醇/碳纳米管、聚苯胺或过渡金属碳化物。

可选地，在本发明实施例提供的上述柔性传感模组中，所述第一负电摩擦层的材料包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、氟化乙烯丙烯或聚二甲基硅氧烷，所述第一非导电伸缩层的材料包括泡沫或气凝胶，所述第一导电伸缩层的材料包括导电的泡沫或气凝胶。

可选地，在本发明实施例提供的上述柔性传感模组中，所述电阻式柔性传感器被配置为响应外界湿度刺激，所述电阻式柔性传感器包括依次层叠设置的第十柔性基底、第四湿度响应层和第三叉指电极；

所述电容式柔性传感器被配置为响应外界温度刺激，所述电容式柔性传感器包括依次层叠设置在所述第三叉指电极背离所述第十柔性基底一侧的第十电极层、第四电解质层、第三热响应层和第十一电极层；

所述电压式柔性传感器被配置为响应外界压力刺激，所述电压式柔性传感器包括：所述第十一电极层，以及依次层叠设置在所述第十一电极层背离所述第十柔性基底一侧的第二负电摩擦层、第二非导电伸缩层和第十二电极层；或所述电压式柔性传感器包括：所述第十一电极层，以及依次层叠设置在所述第十一电极层背离所述第十柔性基底一侧的第二负电摩擦层、第二导电伸缩层和第十一柔性基底。

可选地，在本发明实施例提供的上述柔性传感模组中，所述第四湿度响应层的材料包括聚3，4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐或过渡金属碳化物。

可选地，在本发明实施例提供的上述柔性传感模组中，所述第四电解质层包括第十二柔性基底以及浸渍在所述第十二柔性基底上的聚乙烯醇/离子液体，或所述第四电解质层为通过静电纺丝得到的离子液体/聚氨酯电解质层；

所述第三热响应层的材料为热膨胀材料。

可选地，在本发明实施例提供的上述柔性传感模组中，所述第二负电摩擦层的材料包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、氟化乙烯丙烯或聚二甲基硅氧烷，所述第二非导电伸缩层的材料包括泡沫或气凝胶，所述第二导电伸缩层的材料包括导电的泡沫或气凝胶。

相应地，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括本发明实施例提供的上述柔性传感模组。

本发明实施例的有益效果如下：

本发明实施例提供的一种柔性传感模组及电子设备，该柔性传感模组能够同时响应多种外界刺激，例如可以将外界湿度、温度以及压力刺激转化为互不干扰的电信号(电压、电容和电阻)，实现多种电信号的解耦合，从而实现对外界刺激类型的有效区分。同时，本发明实施例中的柔性传感模组采用分层结构设计，避免了电阻信号、电压信号和电容信号的互相干扰。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种柔性传感模组的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种柔性传感模组的具体结构示意图；

图3为图2中第一电极层的平面示意图；

图4为图2中第二电极层的平面示意图；

图5为相对设置的一个第一子电极和一个第二子电极所在区域对应的结构示意图；

图6为图2中第一热响应层的形状；

图7为图2中第一叉指电极的形状；

图8为本发明实施例提供的又一种柔性传感模组的具体结构示意图；

图9为本发明实施例提供的又一种柔性传感模组的具体结构示意图；

图10为本发明实施例提供的又一种柔性传感模组的具体结构示意图；

图11为图9中电压式柔性传感器的工作原理示意图；

图12为图9中电压式柔性传感器的工作原理示意图；

图13为本发明实施例提供的又一种柔性传感模组的具体结构示意图；

图14为本发明实施例提供的又一种柔性传感模组的具体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“内”、“外”、“上”、“下”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

需要注意的是，附图中各图形的尺寸和形状不反映真实比例，目的只是示意说明本发明内容。并且自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

能够感知不同刺激的电子皮肤将打开医疗保健、医学科学和机器人技术的新时代，在人机交互和智能化生活方面发挥着必不可少的作用。最近，科技的进步推动多模态柔性传感器的发展，其中对外界湿度、压力和热量刺激的感知能力是最基本的。但是，现有的多模态柔性传感器通常将不同的刺激转化为相同的电信号(电流或电阻)，信号耦合问题限制了多模态柔性传感器在复杂场景中的应用。因此，设计出能够在不耦合信号的情况下同时感知外界刺激变化的多模态柔性传感器是至关重要的。

有鉴于此，为了将外界不同的刺激转换为不同的电信号，以实现对外界刺激类型的有效区分，本发明实施例提供了一种柔性传感模组，如图1所示，包括层叠设置的电容式柔性传感器1、电阻式柔性传感器2和电压式柔性传感器3，电容式柔性传感器1被配置为响应外界湿度、温度或压力刺激，电阻式柔性传感器2被配置为响应外界湿度、温度或压力刺激，电压式柔性传感器3被配置为响应外界湿度、温度或压力刺激，且同一个柔性传感模组中的电容式柔性传感器1、电阻式柔性传感器2和电压式柔性传感器3被配置为响应不同的外界刺激。

本发明实施例提供的上述柔性传感模组，该柔性传感模组能够同时响应多种外界刺激，例如可以将外界湿度、温度以及压力刺激转化为互不干扰的电信号(电压、电容和电阻)，实现多种电信号的解耦合，从而实现对外界刺激类型的有效区分。同时，本发明实施例中的柔性传感模组采用分层结构设计，避免了电阻信号、电压信号和电容信号的互相干扰。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述柔性传感模组中，如图2所示，电压式柔性传感器3被配置为响应外界湿度刺激，电压式柔性传感器3包括依次层叠设置的第一极电极层31、第一湿度响应层32和第二电极层33。

具体地，如图3所示，图3为图2中第一电极层31的平面示意图，该第一电极层31可以包括阵列分布的多个第一子电极311，第一子电极311具有多个过孔V1，并且位于同一行的各第一子电极311电连接，位于不同行的第一子电极311独立设置；过孔V1可以使外界湿气优先进入到特定的区域；第一极电极层31可以是通过印刷或者喷涂等其他成型工艺在第一湿度响应层32上制备，第一电极层31的材料可以包括但不限于具有碳基或金属基的纳米材料；第一子电极311的数量可以根据需求定制，第一子电极311的具体结构不限于图3所示的圆形，也可以是正方形、长方形等多边形状。

如图4所示，图4为图2中第二电极层33的平面示意图，该第二电极层33可以包括阵列分布的多个第二子电极331，第二子电极331与第一子电极311一一对应，并且位于同一行的各第二子电极331电连接，位于不同行的第二子电极331独立设置；第二电极层33可以是通过印刷或者喷涂工艺在第一湿度响应层32背离第一电极层31一侧制备，第二电极层33的材料可以包括但不限于具有碳基或金属基的纳米材料；第二子电极331的数量可以根据需求定制，第二子电极331的具体结构不限于图4所示的圆形，也可以是正方形、长方形等多边形状。

具体地，第一湿度响应层32可以是具有多羟基的有机材料或无机材料，例如第一湿度响应层32可以包括第三柔性基底以及浸渍在第三基底上的湿气响应材料，湿气响应材料可以包括但不限于聚苯乙烯磺酸盐/聚乙烯醇、过渡金属碳化物、氧化石墨烯或纤维素及其衍生物，第三柔性基底可以是商用的锦纶、氨纶、棉布、蚕丝或由静电纺丝得到的聚氨酯毡等织物。

如图5所示，图5为相对设置的一个第一子电极311和一个第二子电极331所在区域对应的结构示意图，通过图5所示的结构对本发明实施例提供的图2中的电压式柔性传感器3响应外界湿度刺激的过程进行说明：当施加一定的湿气(箭头A所示)刺激时，湿气优先通过第一子电极311上的过孔V1进入第一湿度响应层32，并逐步渗透到达第一湿度响应层32背面的第二子电极331的位置，在第一子电极311和第二子电极331之间形成湿度梯度(箭头B所示)。第一湿度响应层32中的富氧官能团通过氢键促进水分子的捕获，含氧官能团被水分电离释放出自由质子，形成基于不对称结构的浓度梯度，质子从高浓度区定向运输到低浓度区，诱导湿气响应材料中的电荷分离，产生电压。因此，图2中的电压式柔性传感器3可以将外界湿度刺激转换为电压信号。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述柔性传感模组中，如图2所示，电阻式柔性传感器2被配置为响应外界温度刺激，电阻式柔性传感器2包括依次层叠设置在第二电极层33背离第一电极层31一侧的第一柔性基底21、第一热响应层22和第一叉指电极23。其中，第一柔性基底21可以是商用的锦纶、氨纶、棉布、蚕丝或由静电纺丝得到的聚氨酯毡等织物。具体地，如图6所示，第一热响应层22的形状可以为蛇形，第一热响应层22的材料可以包括但不限于聚3，4-乙烯二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐/聚乙烯醇/碳纳米管、聚苯胺或过渡金属碳化物，第一热响应层22可以是通过油墨直写、喷墨打印以及丝网印刷等工艺制备。如图7所示，第一叉指电极23由第一叉指231和第二叉指232构成，第一叉指电极23的材料可以包括但不限于聚3，4-乙烯二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐，第一叉指电极23可以是通过油墨直写、喷墨打印以及丝网印刷等工艺制备。

如图2所示，当电阻式柔性传感器2处于高温环境下时，第一热响应层22的分子链发生收缩或者晶格间距缩短，使电导率升高，从而使电阻降低。因此，图2中的电阻式柔性传感器2可以将外界温度刺激转换为电阻信号。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述柔性传感模组中，如图2所示，电容式柔性传感器1被配置为响应外界压力刺激，电容式柔性传感器1包括依次层叠设置在第一叉指电极23背离第一柔性基底21一侧的第一电解质层11、粘合层12、第二叉指电极13和第二柔性基底14。其中，第二柔性基底14可以是商用的锦纶、氨纶、棉布、蚕丝或由静电纺丝得到的聚氨酯毡等织物。具体地，第一电解质层11可以包括第四柔性基底以及浸渍在第四柔性基底上的聚乙烯醇/离子液体，第四柔性基底可以是商用的锦纶、氨纶、棉布、蚕丝或由静电纺丝得到的聚氨酯毡等织物；或第一电解质层为通过静电纺丝得到的离子液体/聚氨酯电解质层；当然，第一电解质层11还可以是其他柔性电解质层；黏合层12的材料可以包括但不限于聚氨酯；第二叉指电极13的结构参见图7所示的第一叉指电极23的形状，第二叉指电极13可以是通过油墨直写、喷墨打印以及丝网印刷等工艺制备在第二柔性基底14上，第二叉指电极13的材料可以包括但不限于聚3，4-乙烯二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐/聚乙烯醇/Co

如图2所示，当对电容式柔性传感器1施加外力后，第二叉指电极13的叉指电极之间的作用面积增加，从而使电容发生改变。因此，图2中的电容式柔性传感器1可以将外界压力刺激转换为电容信号。

因此，本发明图2所示的实施例中的柔性传感模组能够在外界湿度、温度以及压力刺激时，将湿度刺激响应出电压信号，将温度刺激响应出电阻信号，将压力刺激响应出电容信号，同时各信号互不干扰，从而将不同的外界刺激信号区分开，能有效识别刺激类型。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述柔性传感模组中，如图8所示，电容式柔性传感器1被配置为响应外界湿度刺激，电容式柔性传感器1包括依次层叠设置的第五柔性基底15、第三电极层16、第二湿度响应层17、第二电解质层18和第四电极层19；其中，第五柔性基底15可以是商用的锦纶、氨纶、棉布、蚕丝或由静电纺丝得到的聚氨酯毡等织物。具体地，第三电极层16和第四电极层19可以为Cu、Al或者Sn等金属箔片电极；第二湿度响应层17的材料可以包括但不限于纤维素基薄膜及其衍生物或水分子可插层的聚酰亚胺，当然，第二湿度响应层17的材料还可以是其他富含氧官能团的有机材料或无机材料；第二电解质层18可以包括第六柔性基底以及浸渍在第六柔性基底上的聚乙烯醇/离子液体，第六柔性基底可以是商用的锦纶、氨纶、棉布、蚕丝或由静电纺丝得到的聚氨酯毡等织物；或第二电解质层18为通过静电纺丝得到的离子液体/聚氨酯电解质层；当然，第二电解质层18还可以是其他柔性电解质层。

如图8所示，当湿度变化时，第二湿度响应层17的厚度或者面积发生变化，从而引起电容的变化。因此，图8中的电容式柔性传感器1可以将外界湿度刺激转换为电容信号。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述柔性传感模组中，如图8所示，电阻式柔性传感器2被配置为响应外界压力刺激，电压式柔性传感器3被配置为响应外界温度刺激，电阻式柔性传感器2和电压式柔性传感器3复用，包括：第四电极层19，以及依次层叠设置在第四电极层19背离第五柔性基底15一侧的热电材料层24/34和第五电极层25/35。具体地，热电材料层24/34可以包括泡沫基底241/341以及位于泡沫基底241/341内部的聚3，4-乙烯二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐/碳纳米管，泡沫基底241/341内部保留大量的孔隙V2；其中，泡沫基底241/341可以是通过牺牲盐模板或者糖模板所得的聚二甲基硅氧烷泡沫、聚氨酯泡沫，也可以是商用的蜜胺泡沫；可以通过浸渍法将聚3，4-乙烯二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐/碳纳米管等引入泡沫基底241/341内部。

如图8所示，当温度变化时，泡沫基底241/341的低热导率使泡沫基底上存在温度梯度(箭头C所示)，导致聚3，4-乙烯二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐/碳纳米管的载流子从热端向冷端运动，并在冷端堆积，从而在材料内部形成电势差，同时在该电势差作用下产生一个反向电荷流，当热运动的电荷流与内部电场达到动态平衡时，泡沫基底两端形成稳定的温差电动势，产生电压。因此，图8中的电压式柔性传感器3可以将外界温度刺激转换为电压信号。

如图8所示，可压缩的导电的聚3，4-乙烯二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐/碳纳米管也可作为压力响应层。当施加外力时，导电路径增加，使得电阻减小。因此，图8中的电阻式柔性传感器2可以将外界压力刺激转换为电阻信号。

因此，本发明图8所示的实施例中的柔性传感模组能够在外界湿度、温度以及压力刺激时，将湿度刺激响应出电容信号，将温度刺激响应出电压信号，将压力刺激响应出电阻信号，同时各信号互不干扰，从而将不同的外界刺激信号区分开，能有效识别刺激类型。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述柔性传感模组中，如图9和图10示，电容式柔性传感器1被配置为响应外界湿度刺激，电容式柔性传感器1包括依次层叠设置的第七柔性基底15’、第六电极层16’、第三湿度响应层17’、第三电解质层18’和第七电极层19’；其中，第七柔性基底15’可以是商用的锦纶、氨纶、棉布、蚕丝或由静电纺丝得到的聚氨酯毡等织物。具体地，第六电极层16’和第七电极层19’可以为Cu、Al或者Sn等金属箔片电极；第三湿度响应层17’的材料可以包括但不限于纤维素基薄膜及其衍生物或水分子可插层的聚酰亚胺，当然，第三湿度响应层17’的材料还可以是其他富含氧官能团的有机材料或无机材料；第三电解质层18’可以包括第九柔性基底以及浸渍在第九柔性基底上的聚乙烯醇/离子液体，第九柔性基底可以是商用的锦纶、氨纶、棉布、蚕丝或由静电纺丝得到的聚氨酯毡等织物；或第三电解质层18’为通过静电纺丝得到的离子液体/聚氨酯电解质层；当然，第三电解质层18’还可以是其他柔性电解质层。

如图9和图10所示，当湿度变化时，第三湿度响应层17’的厚度或者面积发生变化，从而引起电容的变化。因此，图9和图10中的电容式柔性传感器1可以将外界湿度刺激转换为电容信号。

如图9和图10示，电阻式柔性传感器2被配置为响应外界温度刺激，电阻式柔性传感器2包括：第三电解质层18’，第七电极层19’，以及依次层叠设置在第七电极层19’背离第七柔性基底15’一侧的第二热响应层26和第八电极层27；具体地，第二热响应层26的形状可以为蛇形，第二热响应层26的材料可以包括但不限于聚3，4-乙烯二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐/聚乙烯醇/碳纳米管、聚苯胺或过渡金属碳化物，第二热响应层26可以是通过油墨直写、喷墨打印以及丝网印刷等工艺制备。第八电极层27可以为Cu、Al或者Sn等金属箔片电极。

如图9和图10所示，当电阻式柔性传感器2处于高温环境下时，第二热响应层26的分子链发生收缩或者晶格间距缩短，使电导率升高，从而使电阻降低。因此，图9和图10中的电阻式柔性传感器2可以将外界温度刺激转换为电阻信号。

如图9示，电压式柔性传感器3被配置为响应外界压力刺激，电压式柔性传感器3包括：第八电极层27，以及依次层叠设置在第八电极层17背离第七柔性基底15’一侧的第一负电摩擦层36、第一非导电伸缩层37和第九电极层38；具体地，第一负电摩擦层36的材料可以包括但不限于聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、氟化乙烯丙烯或聚二甲基硅氧烷(接触后带负电荷的材料)，第一非导电伸缩层37的材料可以包括但不限于压缩可回复的泡沫或气凝胶。

或，如图10示，电压式柔性传感器3包括：第八电极层27，以及依次层叠设置在第八电极层27背离第七柔性基底15’一侧的第一负电摩擦层36、第一导电伸缩层37’和第八柔性基底38’。其中，第八柔性基底38’可以是商用的锦纶、氨纶、棉布、蚕丝或由静电纺丝得到的聚氨酯毡等织物。具体地，第一负电摩擦层36的材料可以包括但不限于聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、氟化乙烯丙烯或聚二甲基硅氧烷(接触后带负电荷的材料)，第一导电伸缩层37’的材料可以包括但不限于压缩可回复的导电的泡沫或气凝胶。

以图9所示为例，当施加外力时，第八电极层27和第一负电摩擦层36之间间隙减小，贴合紧密，如图11所示；释放后使得第八电极层27感应出正电，同时第八电极层27和第一负电摩擦层36之间间距增大，如图12所示。为使第八电极层27恢复电中性，电子需要从第九电极层38中移动到第八电极层27，从而产生感应电势差，产生电压。因此，图9中的电压式柔性传感器3可以将外界压力刺激转换为电压信号。

图10所示的电压式柔性传感器3响应外界压力刺激的原理与图9相同，在此不做详述。

因此，本发明图9和图10所示的实施例中的柔性传感模组能够在外界湿度、温度以及压力刺激时，将湿度刺激响应出电容信号，将温度刺激响应出电阻信号，将压力刺激响应出电压信号，同时各信号互不干扰，从而将不同的外界刺激信号区分开，能有效识别刺激类型。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述柔性传感模组中，如图13和图14示，电阻式柔性传感器2被配置为响应外界湿度刺激，电阻式柔性传感器2包括依次层叠设置的第十柔性基底28、第四湿度响应层29和第三叉指电极29’；其中，第十柔性基底28可以是商用的锦纶、氨纶、棉布、蚕丝或由静电纺丝得到的聚氨酯毡等织物。具体地，第四湿度响应层29的材料可以包括但不限于聚3，4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐或过渡金属碳化物，第三叉指电极29’的结构参见图7所示的第一叉指电极23的形状。

如图13和图14示，高湿度下水分子插层，使导电路径延长，使电导率降低，电阻增加。因此，图13和图14中的电阻式柔性传感器2可以将外界湿度刺激转换为电阻信号。

如图13和图14示，电容式柔性传感器1被配置为响应外界温度刺激，电容式柔性传感器1包括依次层叠设置在第三叉指电极29’背离第十柔性基底28一侧的第十电极层11”、第四电解质层12”、第三热响应层13”和第十一电极层14”；具体地，第四电解质层12”可以包括但不限于第十二柔性基底以及浸渍在第十二柔性基底上的聚乙烯醇/离子液体，或第四电解质层12”为通过静电纺丝得到的离子液体/聚氨酯电解质层；当然，第四电解质层12”还可以是其他柔性电解质层；第三热响应层13”的材料可以为热膨胀材料；第十电极层11”和第十一电极层14”可以为Cu、Al或者Sn等金属箔片电极。

如图13和图14示，在高温下，第三热响应层13”的厚度或体积增加，从而改变电容。因此，图13和图14中的电容式柔性传感器1可以将外界温度刺激转换为电容信号。

如图13示，电压式柔性传感器3被配置为响应外界压力刺激，电压式柔性传感器3包括：第十一电极层14”，以及依次层叠设置在第十一电极层14”背离第十柔性基底28一侧的第二负电摩擦层391、第二非导电伸缩层392和第十二电极层393；具体地，第二负电摩擦层391的材料可以包括但不限于聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、氟化乙烯丙烯或聚二甲基硅氧烷(接触后带负电荷的材料)，第二非导电伸缩层392的材料可以包括但不限于压缩可回复的泡沫或气凝胶。

或如图14示，电压式柔性传感器3包括：第十一电极层14”，以及依次层叠设置在第十一电极层14”背离第十柔性基底28一侧的第二负电摩擦层391、第二导电伸缩层392’和第十一柔性基底393’。具体地，第二负电摩擦层391的材料可以包括但不限于聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、氟化乙烯丙烯或聚二甲基硅氧烷(接触后带负电荷的材料)，第二导电伸缩层392’的材料可以包括但不限于压缩可回复的导电的泡沫或气凝胶。

图13和图14所示的电压式柔性传感器3响应外界压力刺激的原理与图9相同，在此不做详述。

因此，本发明图13和图14所示的实施例中的柔性传感模组能够在外界湿度、温度以及压力刺激时，将湿度刺激响应出电阻信号，将温度刺激响应出电容信号，将压力刺激响应出电压信号，同时各信号互不干扰，从而将不同的外界刺激信号区分开，能有效识别刺激类型。

综上所述，本发明实施例通过在柔性基底上结合湿度、温度、压力响应材料，通过材料选择和多层结构设计，实现对所产生电容、电压、以及电阻信号的解耦合，进而实现对外界湿度、温度、压力刺激的区分。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括本发明实施例提供的上述柔性传感模组。由于该电子设备解决问题的原理与前述一种柔性传感模组相似，因此该电子设备的实施可以参见前述一种柔性传感模组的实施，重复之处在此不再赘述。

在具体实施时，本发明实施例提供的上述电子设备可以为电子皮肤，在此不作限定。

本发明实施例提供的一种柔性传感模组及电子设备，该柔性传感模组能够同时响应多种外界刺激，例如可以将外界湿度、温度以及压力刺激转化为互不干扰的电信号(电压、电容和电阻)，实现多种电信号的解耦合，从而实现对外界刺激类型的有效区分。同时，本发明实施例中的柔性传感模组采用分层结构设计，避免了电阻信号、电压信号和电容信号的互相干扰。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。