在土木工程領(lǐng)域,溫度場(chǎng)變化產(chǎn)生的溫度應(yīng)力常常影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,嚴(yán)重者造成損裂破壞。在能源應(yīng)用領(lǐng)域,研究介質(zhì)熱交換溫度場(chǎng)變化,對(duì)于探究熱量遷移規(guī)律,提高能源利用率意義重大。實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度場(chǎng)有效檢測(cè)對(duì)解決許多工程問題具有重要意義。傳統(tǒng)溫度傳感器在動(dòng)態(tài)響應(yīng)和空間分布測(cè)量方面無法滿足要求,而輻射法測(cè)溫存在精度低和僅能測(cè)量目標(biāo)平面溫度場(chǎng)等不足,很多場(chǎng)合也難以滿足需求。本文基于幾種碳系材料填充樹脂基體導(dǎo)電復(fù)合材料提出了一種柔性電阻式溫度傳感膜。采用絲網(wǎng)印刷技術(shù),以石墨烯、碳納米管和炭黑填充環(huán)氧樹脂導(dǎo)電復(fù)合材料為感溫電介質(zhì),聚合物銀導(dǎo)電漿為柔性電路電極,聚酰亞胺和聚氨酯膜為柔性電路基板,光固UV油墨做絕緣隔層,共同構(gòu)成陣列分布式溫度傳感膜。本文在課題組前期研究的基礎(chǔ)上對(duì)石墨烯、碳納米管填充環(huán)氧樹脂導(dǎo)電復(fù)合材料的溫敏特性影響因素、靜態(tài)特性、動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性等進(jìn)行試驗(yàn)研究,并利用其溫敏性質(zhì)研制了條形溫度傳感膜。對(duì)一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的測(cè)試結(jié)果表明:基于石墨烯、碳納米管填充導(dǎo)電復(fù)合材料的條形溫度傳感膜可實(shí)現(xiàn)溫度梯度良好的感知能力,這為分布式溫度傳感膜測(cè)試溫度場(chǎng)提供可能。設(shè)計(jì)了陣列形式的柔性溫度傳感膜,對(duì)陣列單元間交叉串?dāng)_問... 

【文章來源】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：144 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

典型PTC材料阻溫特性曲線

如鉑、金和鎳鉻合金等[38][39]。溫宇峰等人[40]利用磁控濺射法開發(fā)純金電極的 Pt 薄膜熱敏電阻，可以實(shí)現(xiàn)–190~+630℃范圍內(nèi)的測(cè)量。Han 等人1]采用鉑微電阻制成的一維柔性溫度傳感器陣列，電阻溫度系數(shù)為 0.0029K 1且有很好的線性度。近年來，微電子技術(shù)（MEMS）已被用來減少電子設(shè)備的大和成本，在許多應(yīng)用中，電子設(shè)備必須具備穩(wěn)定、便攜、柔性的特點(diǎn)。制作柔結(jié)構(gòu)的小型設(shè)備和系統(tǒng)的方法已經(jīng)較為完善。代表性的就是微加工技術(shù)應(yīng)用于片沉積在柔性聚酰亞胺基板上。連接電子設(shè)備或金屬化層于聚酰亞胺等柔性襯上至關(guān)重要。聚酰亞胺具有優(yōu)越的特性，如耐高溫、介電常數(shù)低、良好的機(jī)械度和尺寸穩(wěn)定性[42][43]。肖素艷等[44]采用 MEMS 技術(shù)在旋涂液態(tài)聚酰亞胺襯底上研制了 8×8 陣列金屬鉑薄膜溫度傳感器，這種傳感器具有很好的線性度。聚對(duì)二甲苯具有優(yōu)良電性能、耐熱性、耐候性和化學(xué)穩(wěn)定性，LeeCY 等人[45]在聚對(duì)二甲苯薄膜表面一層金膜，設(shè)計(jì)了基于阻溫關(guān)系的柔性微型溫度傳感器和基于電容-濕度關(guān)系微型濕度傳感器，如圖 1-3 所示。靈敏度為 0.07Ω/℃。這些溫度傳感器的讀數(shù)要高級(jí)精確和復(fù)雜的電子電路，即高增益放大器和高精度模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器[46]。

如鉑、金和鎳鉻合金等[38][39]。溫宇峰等人[40]利用磁控濺射法開發(fā)純金電極的 Pt 薄膜熱敏電阻，可以實(shí)現(xiàn)–190~+630℃范圍內(nèi)的測(cè)量。Han 等人1]采用鉑微電阻制成的一維柔性溫度傳感器陣列，電阻溫度系數(shù)為 0.0029K 1且有很好的線性度。近年來，微電子技術(shù)（MEMS）已被用來減少電子設(shè)備的大和成本，在許多應(yīng)用中，電子設(shè)備必須具備穩(wěn)定、便攜、柔性的特點(diǎn)。制作柔結(jié)構(gòu)的小型設(shè)備和系統(tǒng)的方法已經(jīng)較為完善。代表性的就是微加工技術(shù)應(yīng)用于片沉積在柔性聚酰亞胺基板上。連接電子設(shè)備或金屬化層于聚酰亞胺等柔性襯上至關(guān)重要。聚酰亞胺具有優(yōu)越的特性，如耐高溫、介電常數(shù)低、良好的機(jī)械度和尺寸穩(wěn)定性[42][43]。肖素艷等[44]采用 MEMS 技術(shù)在旋涂液態(tài)聚酰亞胺襯底上研制了 8×8 陣列金屬鉑薄膜溫度傳感器，這種傳感器具有很好的線性度。聚對(duì)二甲苯具有優(yōu)良電性能、耐熱性、耐候性和化學(xué)穩(wěn)定性，LeeCY 等人[45]在聚對(duì)二甲苯薄膜表面一層金膜，設(shè)計(jì)了基于阻溫關(guān)系的柔性微型溫度傳感器和基于電容-濕度關(guān)系微型濕度傳感器，如圖 1-3 所示。靈敏度為 0.07Ω/℃。這些溫度傳感器的讀數(shù)要高級(jí)精確和復(fù)雜的電子電路，即高增益放大器和高精度模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器[46]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于石墨烯的全光纖溫度傳感器的研究[J]. 廖國(guó)珍,張軍,蔡祥,譚紹早,唐潔媛,肖毅,陳哲,余健輝,龐其昌.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2013(07)
[2]基于拉曼光譜散射的新型分布式光纖溫度傳感器及應(yīng)用[J]. 王劍鋒,劉紅林,張淑琴,余向東,孫忠周,金尚忠,張?jiān)谛?  光譜學(xué)與光譜分析. 2013(04)
[3]新型壓力測(cè)試傳感器的研制及應(yīng)用分析[J]. 廖波,周國(guó)慶,毋磊,趙光思.  煤炭學(xué)報(bào). 2012(09)
[4]非結(jié)晶聚合物/碳系填料復(fù)合物的電阻溫度特性[J]. 黃英,趙興,高峰,廉超,張玉剛,仇懷利.  功能材料. 2011(10)
[5]炭黑/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料阻溫特性研究[J]. 李紅艷,季鐵正,張教強(qiáng),宋文超,李佳.  中國(guó)膠粘劑. 2011(08)
[6]基于LabVIEW的傳感器靜態(tài)特性標(biāo)定系統(tǒng)[J]. 趙兵,楊基峰,孫書林,王帥.  儀表技術(shù)與傳感器. 2011(06)
[7]炭黑/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料導(dǎo)電行為的研究[J]. 宋文超,季鐵正,李博,莫翔友,李紅艷.  中國(guó)膠粘劑. 2010(10)
[8]炭黑分散狀態(tài)對(duì)炭黑/環(huán)氧樹脂導(dǎo)電復(fù)合材料電阻率和力電性能的影響[J]. 季小勇,李惠,歐進(jìn)萍.  復(fù)合材料學(xué)報(bào). 2009(05)
[9]多點(diǎn)傳感陣列的體壓分布測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 楊麗麗,皮喜田,彭承琳,鄭小林,劉洪英.  傳感器與微系統(tǒng). 2008(08)
[10]光纖溫度傳感器的研究和應(yīng)用[J]. 周廣麗,鄂書林,鄧文淵.  光通信技術(shù). 2007(06)

博士論文
[1]炭黑/硅橡膠復(fù)合材料熱、力敏感性與電熱效應(yīng)研究[D]. 廖波.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2012
[2]柔性力敏傳感及其應(yīng)用技術(shù)研究[D]. 楊先軍.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2012
[3]基于壓力敏感導(dǎo)電橡膠的柔性多維陣列觸覺傳感器研究[D]. 黃英.合肥工業(yè)大學(xué) 2008

碩士論文
[1]基于石墨烯的機(jī)器人用柔性溫度傳感器的研究[D]. 田敏.合肥工業(yè)大學(xué) 2015
[2]導(dǎo)電復(fù)合材料傳感薄膜及變形分布測(cè)試研究[D]. 王英杰.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2014
[3]快速三維克里金插值方法研究及實(shí)現(xiàn)[D]. 蔡元菲.電子科技大學(xué) 2013
[4]碳納米填料在介質(zhì)中的分散行為及對(duì)復(fù)合材料的改性作用[D]. 陳文佳.清華大學(xué) 2012
[5]基于LabVIEW的柔性壓力/溫度傳感器信號(hào)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)[D]. 趙小文.合肥工業(yè)大學(xué) 2012
[6]納米碳酸鍶的分散及性能研究[D]. 何倩.南京理工大學(xué) 2008



本文編號(hào)：3292582