[發(fā)明專利]一種耐高溫的柔性溫度-壓力集成傳感器及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210827469.7
• 申請日: 2022-07-14
• 公開（公告）號: CN115200642A
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發(fā)明（設計）人: 田邊;劉兆鈞;張仲愷;劉湘;雷嘉明;史鵬;林啟敬;蔣莊德
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01D18/00;C23C14/35;C23C14/20;C23C14/58
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 錢宇婧

本發(fā)明公開了一種耐高溫的柔性溫度?壓力集成傳感器及其制備方法，包括柔性絕緣基底、溫度傳感器薄膜以及壓力傳感器薄膜，其中，壓力傳感器薄膜設置于柔性絕緣基底的任一側面上，溫度傳感器薄膜的兩個電極分別設置于柔性絕緣基底的兩側面上，該方法具有耐高溫及柔性特性的特點，同時制備方法簡單，滿足耐高溫、低擾流及原位在線的要求。

技術領域

本發(fā)明屬于測量領域，涉及一種耐高溫的柔性集成式傳感器及其制備方法。

背景技術

航空航天動力裝備長期服役于高溫、高流速的極端嚴苛環(huán)境，易產(chǎn)生過溫過載故障，其性能測試、運行安全檢測、改型設計，均需要準確獲得服役狀態(tài)的溫度、壓力等眾多運行參數(shù)。其中，溫度與壓力作為兩個基本物理參數(shù)，傳統(tǒng)溫度壓力傳感器依托于剛性基底安裝于待測面，需要損壞原有基礎結構件；而傳統(tǒng)柔性傳感器件受限于耐受溫度低的限制，難以進行在高溫段的實際應用。現(xiàn)在亟需開發(fā)適用的新型高溫柔性溫度-壓力傳感器，傳感器應具有柔韌、延展、可自由彎曲甚至折疊、便于攜帶、可貼附等特點。還需滿足耐高溫、低擾流、原位在線等要求。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的缺點，提供了一種耐高溫的柔性溫度-壓力集成傳感器及其制備方法，該方法具有耐高溫及柔性特性的特點，同時制備方法簡單，滿足耐高溫、低擾流及原位在線的要求。

為達到上述目的，本發(fā)明所述的耐高溫的柔性溫度-壓力集成傳感器包括柔性絕緣基底、溫度傳感器薄膜以及壓力傳感器薄膜，其中，壓力傳感器薄膜設置于柔性絕緣基底的任一側面上，溫度傳感器薄膜的兩個電極分別設置于柔性絕緣基底的兩側面上。

柔性絕緣基底的厚度為100微米-300微米。

溫度傳感器薄膜的厚度為300納米-1微米。

壓力傳感器薄膜的厚度為300納米-1微米。

本發(fā)明所述耐高溫的柔性溫度-壓力集成傳感器的制備方法包括以下步驟：

1)采用采用靜電紡絲制備技術制備柔性絕緣基底；

2)采用磁控濺射技術在柔性絕緣基底上制備溫度傳感器薄膜及壓力傳感器薄膜，再進行熱處理，得耐高溫的柔性溫度-壓力集成傳感器。

步驟1)的具體操作為：

11)將氧化鋁溶液、正硅酸四乙酯及聚乙烯吡咯烷酮攪拌混合均勻，得紡絲溶液；

12)基于靜電紡絲技術，采用16～20kV的電壓，針頭與接收位置之間的距離為15-19cm，紡絲溶液的推進速率為0.5～1mL/h，接受位置采用滾筒進行滾紡，旋轉速度為200～300rpm，得氧化鋁-氧化硅紡絲薄膜；

13)對氧化鋁-氧化硅紡絲薄膜進行熱處理，得柔性絕緣基底。

熱處理過程中的最高溫度為900℃。

步驟2)的具體操作為：

采用磁控濺射技術依靠掩膜版對溫度傳感器薄膜與壓力傳感器薄膜進行圖形化制備，再進行熱處理。

熱處理過程中的溫度為600℃-900℃。

步驟2)之后還包括：

對溫度傳感器薄膜及壓力傳感器薄膜分別進行不同溫度及壓力下的溫度與壓力的測試標定。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明所述的耐高溫的柔性溫度-壓力集成傳感器及其制備方法在具體操作時，采用采用靜電紡絲制備技術制備柔性絕緣基底，采用磁控濺射技術在柔性絕緣基底上制備溫度傳感器薄膜及壓力傳感器薄膜，再進行熱處理，以保證柔性基底的穩(wěn)定性以及敏感薄膜層的測試穩(wěn)定性，具有耐高溫、良好的柔性特性，整體傳感器具有制備工藝簡單，可實現(xiàn)原位溫度-壓力測量等特點。

附圖說明