一种基于非均相温度敏感水凝胶薄膜的柔性温度传感器、制备方法及其应用，属于阻抗型温度传感技术领域。传感器为平面结构，从上至下依次由聚四氟乙烯上封装层、非均相温度敏感水凝胶薄膜、上表面镀有金叉指电极的柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底、聚四氟乙烯下封装层组成。本发明将二氧化硅纳米粒子作为骨架在其表面修饰聚乙烯磺酸钠基团，然后分散至水凝胶网络中构筑非均相水凝胶体系，通过温度对离子在异质界面处转移过程的增强机制实现高灵敏温度传感。本发明传感器可用于监测溶液挥发的温度变化情况，根据不同液体间挥发吸热的差别可实现溶液的种类鉴别，这对实现机器人高度智能化操作及多场景主动交互具有重要意义。