[發(fā)明專利]一種基于碳納米管環(huán)氧樹脂復(fù)合薄膜的柔性溫度傳感器及其制備方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201811038623.2 | 申請日： | 2018-09-06 |
| 公開（公告）號： | CN109100039A | 公開（公告）日： | 2018-12-28 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 張春良;岳夏;王文龍;王超;黃鶴 | 申請（專利權(quán)）人： | 廣州大學(xué) |
| 主分類號： | G01K7/22 | 分類號： | G01K7/22 |
| 代理公司： | 東莞市華南專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44215 | 代理人： | 王雪镅 |
| 地址： | 510006 廣東省廣*** | 國省代碼： | 廣東;44 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 環(huán)氧樹脂 碳納米管 傳感器 感溫 柔性溫度傳感器 薄膜 復(fù)合薄膜 柔性基板 電極 金屬叉 復(fù)合 制備 微型化 傳感器結(jié)構(gòu) 溫度傳感器 柔韌性 測量信號 叉指電極 降低噪聲 上表面 鍍制 量產(chǎn) 涂覆 溫敏 應(yīng)用 | ||
1.一種基于碳納米管環(huán)氧樹脂復(fù)合薄膜的柔性溫度傳感器，其特征在于：包括柔性基板、鍍制于所述柔性基板上的一對金屬叉指電極、以及涂覆于所述金屬叉指電極上表面的一層碳納米管環(huán)氧樹脂復(fù)合感溫薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于碳納米管環(huán)氧樹脂復(fù)合薄膜的柔性溫度傳感器，其特征在于：所述柔性基板的材質(zhì)為聚酰亞胺；所述金屬叉指電極為Cu或Au中的一種形成的金屬層或兩種形成的合金層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于碳納米管環(huán)氧樹脂復(fù)合薄膜的柔性溫度傳感器，其特征在于：所述柔性基板的厚度設(shè)置為0.01mm～1mm；所述金屬叉指電極的厚度設(shè)置為0.01mm～0.1mm；所述碳納米管環(huán)氧樹脂復(fù)合感溫薄膜的厚度設(shè)置為0.05mm～0.2mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于碳納米管環(huán)氧樹脂復(fù)合薄膜的柔性溫度傳感器，其特征在于：所述碳納米管環(huán)氧樹脂復(fù)合感溫薄膜中的碳納米管為多壁碳納米管。
5.權(quán)利要求1至4任意一項(xiàng)所述的一種基于碳納米管環(huán)氧樹脂復(fù)合薄膜的柔性溫度傳感器的制備方法，其特征在于：它包括以下步驟：
步驟一、稱取碳納米管粉末和環(huán)氧樹脂：稱取一定質(zhì)量比的碳納米管粉末和環(huán)氧樹脂；
步驟二、配制碳納米管環(huán)氧樹脂復(fù)合物：將碳納米管粉末放入丙酮溶液中混合均勻后，再進(jìn)行超聲分散，得到混合物；然后再將步驟一中稱取的環(huán)氧樹脂倒入混合物中，再進(jìn)行超聲分散，得到分散好的碳納米管環(huán)氧樹脂復(fù)合物；
步驟三、烘烤：對分散好的碳納米管環(huán)氧樹脂復(fù)合物進(jìn)行烘烤，以除去碳納米管環(huán)氧樹脂復(fù)合物中多余的丙酮；
步驟四、加入固化劑：往除去丙酮后的碳納米管環(huán)氧樹脂復(fù)合物中加入固化劑，并進(jìn)行攪拌；
步驟五、除氣泡：將攪拌后的碳納米管環(huán)氧樹脂復(fù)合物放入真空箱中，以除去氣泡；
步驟六、制備柔性溫度傳感器：將除去氣泡的碳納米管環(huán)氧樹脂復(fù)合物涂覆到鍍有金屬叉指電極的柔性基板上，然后進(jìn)行固化后，即制得所述基于碳納米管環(huán)氧樹脂復(fù)合薄膜的柔性溫度傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于碳納米管環(huán)氧樹脂復(fù)合薄膜的柔性溫度傳感器的制備方法，其特征在于：所述步驟一中，所述碳納米管粉末和所述環(huán)氧樹脂的質(zhì)量比為1～10:100；
所述步驟二中，將碳納米管粉末放入丙酮溶液中混合均勻后，再放入超聲波細(xì)胞粉碎器中進(jìn)行超聲分散20min～40min，得到混合物；然后再將步驟一中稱取的環(huán)氧樹脂倒入混合物中，再放入超聲波細(xì)胞粉碎器中進(jìn)行超聲分散20min～40min，得到分散好的碳納米管環(huán)氧樹脂復(fù)合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于碳納米管環(huán)氧樹脂復(fù)合薄膜的柔性溫度傳感器的制備方法，其特征在于：所述步驟三中，所述烘烤溫度是80℃～100℃，所述烘烤時間為1h～3h；
所述步驟四中，所述固化劑與所述碳納米管環(huán)氧樹脂復(fù)合物的質(zhì)量比為30～35:100；所述攪拌為放入磁力攪拌器中攪拌3min～8min。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于碳納米管環(huán)氧樹脂復(fù)合薄膜的柔性溫度傳感器的制備方法，其特征在于：所述步驟五中，將攪拌后的碳納米管環(huán)氧樹脂復(fù)合物放入真空箱中30min～50min，以除去氣泡；
所述步驟六中，將除去氣泡的碳納米管環(huán)氧樹脂復(fù)合物通過濕膜制備器涂覆到鍍有金屬叉指電極的柔性基板上，然后于75℃～85℃固化2h～4h后，或于室溫下固化46h～50h后，即制得所述基于碳納米管環(huán)氧樹脂復(fù)合薄膜的柔性溫度傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于碳納米管環(huán)氧樹脂復(fù)合薄膜的柔性溫度傳感器的制備方法，其特征在于：所制得的基于碳納米管環(huán)氧樹脂復(fù)合薄膜的柔性溫度傳感器的溫敏特性為非線性溫敏特性。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種基于碳納米管環(huán)氧樹脂復(fù)合薄膜的柔性溫度傳感器的制備方法，其特征在于：相同配方、工藝和尺寸參數(shù)下制備得到的不同傳感器在同一溫度下的阻值可能有所不同，提供一種實(shí)驗(yàn)-轉(zhuǎn)換法，通過實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)處理得到其中一個傳感器的溫敏特性特征方程，然后通過該方法轉(zhuǎn)換得到其他在相同配方、工藝和尺寸參數(shù)下制備得到的傳感器的溫敏特性特征方程，實(shí)驗(yàn)-轉(zhuǎn)換法具體過程如下：
1)對相同配方、工藝和尺寸參數(shù)下制備得到的不同傳感器進(jìn)行編號：0、1、2、3......；
2)對0號傳感器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，檢測其阻值隨溫度的變化數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理得到其溫敏特性特征方程為：
其中：a,b,c為方程的系數(shù)常數(shù)；T為實(shí)時溫度；R0為0號傳感器的實(shí)時阻值變量；RA0為0號傳感器在溫度A下的阻值，我們稱溫度A為0號傳感器的溫度基準(zhǔn)，即1號傳感器的阻值變化率是在溫度A下標(biāo)定的；
3)設(shè)待轉(zhuǎn)換傳感器為i號(i＝1、2、3......)，檢測其在溫度B下的阻值為RBi；
4)對方程(1)變形得：
由方程(2)計算得到0號傳感器在溫度B下的阻值為RB0；
5)則i號傳感器在溫度基準(zhǔn)B下的溫敏特性特征方程為：
其中，Ri為i號傳感器的實(shí)時阻值變量；
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