[發明專利]溫度傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 201810651279.8
• 申請日: 2018-06-22
• 公開（公告）號: CN108801489B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 劉濤;姚艷波;王瑞
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G01K7/16
• 分類號: G01K7/16
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 楊慧林

本發明涉及一種溫度傳感器，包括溫度傳感器探頭和數據采集元件，溫度傳感器探頭包括感溫碳納米材料層、導熱基體和封裝外殼，其中感溫碳納米材料層設置于導熱基體上，并封裝于封裝外殼內部，封裝殼體和感溫碳納米材料之間為絕熱層，導熱基體的至少一部分裸露于封裝外殼外部，感溫碳納米材料層中的至少兩部分作為電極分別與電路采集元件電連接。本發明還提供了其制備方法：在導熱基體的表面修飾感溫碳納米材料層，然后將感溫碳納米材料層的至少兩部分與電路采集元件分別進行電連接，再將感溫碳納米材料層封裝于封裝外殼內部，并在所述感溫碳納米材料層與封裝外殼之間填充絕熱層，且導熱基體的至少一部分裸露于封裝外殼外部，形成溫度傳感器。

技術領域

本發明涉及溫度傳感器技術領域，尤其涉及一種溫度傳感器及其制備方法。

背景技術

溫度傳感器在人體體溫計等各種溫度檢測裝置中具有重要應用。溫度檢測一般分為非接觸式的和接觸式兩種，非接觸式如紅外測溫法測量速度快，但是其精度差，環境因素(蒸汽、塵土、煙霧)對準確度影響較大，并且價格昂貴，并且無法實現連續溫度測量。

接觸式的溫度檢測常用電阻溫度計、溫差電偶、半導體熱敏電阻等，這些接觸式溫度檢測是通過傳導或對流達到熱平衡，從而使溫度計的示值表示被測對象的溫度。目前接觸式溫度計達到熱平衡所需時間較長(＞1min)，為了實現較為快速的測溫需求(10s-1min)，需要在電阻采集板中集成傳熱平衡模型來預測被測試體溫度。由于傳熱平衡模型無法準確描述被測對象的實際平衡情況，因此測試數據精度較差，并且對數據采集板要求較高。而且在被測對象溫度隨時間變化的場合，這些測溫元件的滯后不能滿足測溫要求。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種溫度傳感器及其制備方法，制備方法靈活、簡便，所制備的溫度傳感器快速響應溫度變化，精度高等特點，可滿足實際高精度、高響應速度的溫度檢測的要求。

在一方面，本發明提供了一種溫度傳感器，包括溫度傳感器探頭和數據采集元件，所述溫度傳感器探頭包括設置有感溫碳納米材料層的導熱基體以及封裝外殼，其中所述感溫碳納米材料層封裝于所述封裝外殼內部，封裝外殼和感溫碳納米層之間填充有絕熱層，所述導熱基體的至少一部分裸露于所述封裝外殼外部，所述感溫碳納米材料層中的至少兩部分作為電極分別與所述電路采集元件電連接。

進一步地，感溫碳納米材料層涂覆于導熱基體表面。

進一步地，導熱基體為金屬片和/或導熱高分子、導熱陶瓷。優選地，金屬片為鋁、鐵、鋼等金屬片；導熱高分子為導熱橡膠、導熱塑料及高分子復合材料等，優選地，導熱陶瓷為氧化鈹、氧化鋁等。

進一步地，導熱基體具有導電性時，導熱基體和感溫碳納米材料層之間還包括絕緣層。

絕緣層可選擇絕緣高分子，如聚酰亞胺、聚酯、聚乙烯、聚丙烯等。絕緣層的厚度優選為5nm-100μm。

進一步地，當導熱基體不具有導電性時，如導熱橡膠、導熱塑料及高分子復合材料，導熱基體和感溫碳納米材料層之間則可以不包括絕緣層。

進一步地，感溫碳納米材料層的組成材料為一維碳納米管、二維石墨烯和二維納米石墨片層中的一種或上述幾種材料的二維/三維堆砌聚集體結構。

進一步地，感溫碳納米材料層的組成材料還可以為可碳化高分子碳化后的結構，碳化后的結構由聚酰亞胺、聚丙烯腈、木質素和纖維素中的一種或幾種碳化后得來。可碳化高分子可以是合成高分子，也可以是天然高分子。當感溫碳納米材料層為可碳化高分子碳化后的結構，且導熱基體具有導電性時，可以不預先在導熱基體表面進行絕緣層的修飾，控制導熱基體表面的可碳化高分子被碳化的厚度，使得導熱基體與可碳化高分子之間留有未碳化部分即可，未碳化部分即可充當絕緣層。

進一步地，聚酰亞胺由聚酰胺酸熱處理后得到。