[發明專利]一種采用編織網狀結構的水溫傳感器件

在審

• 申請號: 201510964715.3
• 申請日: 2015-12-21
• 公開（公告）號: CN105571738A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發明（設計）人: 朱宏偉;勞俊超;楊婷婷;姜欣
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01K7/16
• 分類號: G01K7/16;G01K1/08
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

技術領域

本發明涉及一種水溫傳感器，更具體地說，涉及一種采用編織網狀結構的水溫傳感器件， 可直接用于測量水溫。

背景技術

隨著我國冬季供暖區域的不斷擴大，熱能表的需求量也逐漸增多，熱能表包括主要兩部 分：水流量傳感器和水溫度傳感器，其中流量傳感器的類似非常多，準確度也可以保證。所 以溫度傳感器成為了研究的關鍵。熱能表的工作原理是利用溫度傳感器分別測量管道內上行 和下行流體溫度，通過溫度差和系統計算熱轉換量。如今很多熱能表內部的溫度傳感元件面 臨生產成本較高，測量液體類型較少，容易受到腐蝕等問題。

為了解決這些問題，在本發明中，其中穩定的柔性載體材料的包封能夠很好的保護傳感 元件，傳感元件中網狀材料搭接處之間的滑移能夠使電阻變化增量，靈敏度得到極大的提高。

發明內容

本發明的目的是提供一種采用編織網狀結構的水溫傳感器件，使傳感元件不直接與水流 接觸，以提高穩定性和靈敏性，解決易受腐蝕的問題。

本發明的技術方案如下：

一種采用編織網狀結構的水溫傳感器件，該傳感器件包括柔性載體和傳感元件；所述的 柔性載體采用正熱膨脹系數的絕緣疏水性材料；所述傳感元件為具有導電性和可伸縮性材料 編織而成，平鋪于柔性載體內部，且被柔性載體完全包覆，該傳感元件的兩端分別通過電極 與外部電路相連。

優選地，所述的傳感元件采用石墨烯材料，呈矩形編織網狀結構。

優選地，所述的絕緣疏水材料為聚二甲基硅氧烷。

本發明具有以下優點及突出性的技術效果：在本發明中，傳感元件不直接與水流接觸， 其中穩定的柔性載體材料的包封能夠很好的保護傳感元件，傳感元件中網狀結構搭接處之間 的滑移能夠使電阻變化增量，大大提高了穩定性和靈敏度，是一種可直接用于測量水溫的溫 度傳感器件。

附圖說明

圖1示出本發明水溫傳感器件的實施例的空間視圖。

圖2示出本發明水溫傳感器件的工作原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明做進一步的闡述。

如圖1所示，本發明提供的一種采用編織網狀結構的水溫傳感器件包括柔性載體1、傳 感元件2和電極3；柔性載體1作為熱信號轉換元件，同時起到保護傳感元件的作用；所述 傳感元件2為具有導電性和可伸縮性材料編織而成的，平鋪于柔性載體內部，且被柔性載體 1完全包覆，該傳感元件2的兩端分別通過電極3與外部電路相連。傳感元件2優選采用石 墨烯材料，呈矩形編織網狀結構。

另外，為了防止液體對器件的損壞，所述的柔性載體1優選為絕緣疏水材料，能夠防止 液體在其表面停留、滲入，防止其內部的傳感元件與外部液體導通。另一方面，柔性載體1 為熱信號轉化的第一部分，需要正熱膨脹系數的材料，例如可以是聚二甲基硅氧烷等高分子 材料。

如圖所示，所述傳感元件2優選采用石墨烯材料，呈矩形編織網狀結構(簡稱：石墨烯 網)，石墨烯網在各個方向上都具有伸縮變形的能力，能夠精確反映液體溫度變化情況。所述 電極3分別連接在石墨烯網的兩端，監測石墨烯網的變形。電極3可以是各種導電物質，例 如可導電的金屬或非金屬，優選采用金；非金屬可為導電的有機物，如聚吡咯、聚苯胺和聚 噻吩。電極3的固定方式可采用噴涂，熱蒸鍍等。

圖2所示為本發明的工作原理，當傳感元件2的溫度升高時，柔性載體1產生熱膨脹， 帶動傳感元件2拉伸，傳感元件2的電學性能發生改變，信號通過電極3傳輸，依據這種信 號反饋，得到水溫度的具體數值。

本發明還提供了制造所述溫度傳感元件的方法。

實施例1：

步驟A、提供生長襯底，在所述生長襯底上形成石墨烯傳感元件；

步驟B、形成柔性載體，將柔性載體切割成條帶矩形狀；

步驟C、將石墨烯傳感元件轉移至柔性載體上，蒸鍍電極，用高分子有機物進行包覆， 所述傳感元件完全密封在所述柔性載體中。

在所述步驟A中，可以提供網格狀或者線性的生長襯底，例如可以是銅絲網或者銅絲。 將所述生長襯底放入反應室中，通過控制爐氣成分和溫度，可以使用化學氣相沉積的方 式在所述生長襯底表面生長石墨烯，構成石墨烯傳感元件。在所述步驟B中，柔性載體 部件可以是聚二甲基硅氧烷或其他高分子材料。

實施例2：