[發(fā)明專利]一種薄膜熱電偶及制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010323748.0
• 申請(qǐng)日: 2020-04-22
• 公開（公告）號(hào): CN111525022A
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏更帥;張健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東師范大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L35/34
• 分類號(hào): H01L35/34;H01L35/32
• 代理公司: 上海藍(lán)迪專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 31215
• 代理人: 徐筱梅;張翔

本發(fā)明公開了一種薄膜熱電偶及制備方法，其制備包括：選取聚酰亞胺薄膜作為襯底，在襯底上選擇性生長(zhǎng)銀薄膜和鎳薄膜組成一種薄膜熱電偶。將聚酰亞胺薄膜放入氫氧化鉀溶液中開環(huán)，將開環(huán)后的聚酰亞胺薄的二分之一部分浸泡硝酸銀溶液生長(zhǎng)銀的種子層，再噴墨打印圖形化，最后浸泡硼氫化鈉溶液還原出銀薄膜。將剩余部分聚酰亞胺薄膜先噴墨打印圖形化，然后浸泡硫酸鎳溶液，再通過硼氫化鈉溶液還原，最后浸泡無電鍍液生長(zhǎng)出鎳薄膜。圖形化的銀薄膜和鎳薄膜組成薄膜熱電偶，本發(fā)明制備的熱電偶穩(wěn)定性好，成本低，設(shè)備要求低，性價(jià)比高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于傳感器設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別涉及一種薄膜熱電偶及制備方法。

背景技術(shù)

薄膜熱電偶以其良好的集成度和快速的響應(yīng)吸引了越來越多的關(guān)注。熱電偶必須采用兩種不同的材料作為熱電極，才能在回路中產(chǎn)生熱電勢(shì)。因?yàn)闊犭娕嫉臏y(cè)溫原理是通過材料的熱電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的測(cè)量，溫度變化會(huì)引起回路中熱電勢(shì)的變化，不需要外加電源。所檢測(cè)到的熱電勢(shì)只與溫度變化有關(guān)，形變并不會(huì)影響測(cè)量結(jié)果，并且熱電偶本身的熱容比較小，對(duì)外界的感知也更加靈敏。相比于其它類型的柔性熱電式傳感器，薄膜熱電偶具有無需供電、響應(yīng)時(shí)間短、測(cè)量精度高并且對(duì)測(cè)試環(huán)境幾乎沒有影響等優(yōu)點(diǎn)。

近年來，薄膜熱電偶的制備越來越受到關(guān)注，如CN201910453155.3的一種銅鎳合金薄膜熱電偶及其制備方法；CN201920305450.X的一種新型薄膜熱電偶；它們?cè)谝欢ǔ潭壬峡梢蕴岣邿犭娕嫉撵`敏度，但存在的問題是，制備工藝復(fù)雜，成本較高等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種薄膜熱電偶及制備方法，其制備材料包括聚酰亞胺薄膜、銀薄膜、鎳薄膜等。金屬鎳和金屬銀作為兩種不同材料的熱電極，由于鎳和銀的熱電勢(shì)不同，溫度變化會(huì)引起回路中熱電勢(shì)的變化，通過觀測(cè)回路中電勢(shì)的變化表征溫度的變化。此熱電偶具有無需供電、響應(yīng)時(shí)間短、測(cè)量精度高、對(duì)測(cè)試環(huán)境幾乎沒有影響等優(yōu)點(diǎn)。此熱電偶的制備方法具有工藝簡(jiǎn)單，成本低，可大規(guī)模制備的優(yōu)點(diǎn)。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的具體技術(shù)方案是：

一種薄膜熱電偶的制備方法，該方法包括以下具體步驟：

步驟1：選取聚酰亞胺薄膜作為襯底，用去離子水、乙醇、丙酮分別對(duì)襯底超聲波清洗20～30 min，將該襯底在4mol/L氫氧化鉀溶液中浸泡50～70min,使襯底開環(huán)；

步驟2：開環(huán)后襯底的二分之一部分利用roll-to-roll貼敷一層感光藍(lán)膜，使之表面平整、無氣泡、無褶皺；再將其浸泡于0.03mol/L的硝酸銀溶液中30～40min;

步驟3：將步驟2所得襯底用去離子水沖洗并烘干,將設(shè)計(jì)有銀電極圖形的掩膜通過打印機(jī)打印到襯底上；

步驟4：用滴管將0.5mmol／L的硼氫化鈉溶液中滴到?jīng)]有圖形掩膜的襯底上，反復(fù)3～5次，將銀薄膜析出，用去離子水和丙酮沖洗并烘干；

步驟5：把步驟4所得襯底上的藍(lán)膜去除掉，通過roll-to-roll貼敷一層感光藍(lán)膜在銀薄膜上，將設(shè)計(jì)有鎳電極圖形的掩膜通過打印機(jī)打印到襯底上；

步驟6：將步驟5所得帶有鎳電極掩模的襯底浸泡于80℃，0.1mol/L硫酸鎳溶液中3～5s；

步驟7：將步驟6所得襯底用丙酮和去離子水沖洗干凈，浸泡于0.05mol/L硼氫化鈉溶液中浸泡5min；

步驟8：將步驟7所得襯底用去離子水沖洗干凈，浸泡于100℃的無電鍍液中8～10min;

步驟9：將襯底上的藍(lán)膜去掉，用去離子水沖洗干凈并烘干，得到所述薄膜熱電偶。

一種上述方法制得的薄膜熱電偶。