在土木工程領域,溫度場變化產(chǎn)生的溫度應力常常影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,嚴重者造成損裂破壞。在能源應用領域,研究介質(zhì)熱交換溫度場變化,對于探究熱量遷移規(guī)律,提高能源利用率意義重大。實現(xiàn)對溫度場有效檢測對解決許多工程問題具有重要意義。傳統(tǒng)溫度傳感器在動態(tài)響應和空間分布測量方面無法滿足要求,而輻射法測溫存在精度低和僅能測量目標平面溫度場等不足,很多場合也難以滿足需求。本文基于幾種碳系材料填充樹脂基體導電復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)氧樹脂導電復合材料為感溫電介質(zhì),聚合物銀導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上對石墨烯、碳納米管填充環(huán)氧樹脂導電復合材料的溫敏特性影響因素、靜態(tài)特性、動態(tài)響應特性等進行試驗研究,并利用其溫敏性質(zhì)研制了條形溫度傳感膜。對一維非穩(wěn)態(tài)導熱的測試結(jié)果表明:基于石墨烯、碳納米管填充導電復合材料的條形溫度傳感膜可實現(xiàn)溫度梯度良好的感知能力,這為分布式溫度傳感膜測試溫度場提供可能。設計了陣列形式的柔性溫度傳感膜,對陣列單元間交叉串擾問... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：144 頁

【學位級別】：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，可以實現(xiàn)–190~+630℃范圍內(nèi)的測量。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備的大和成本，在許多應用中，電子設備必須具備穩(wěn)定、便攜、柔性的特點。制作柔結(jié)構(gòu)的小型設備和系統(tǒng)的方法已經(jīng)較為完善。代表性的就是微加工技術(shù)應用于片沉積在柔性聚酰亞胺基板上。連接電子設備或金屬化層于聚酰亞胺等柔性襯上至關重要。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。聚對二甲苯具有優(yōu)良電性能、耐熱性、耐候性和化學穩(wěn)定性，LeeCY 等人[45]在聚對二甲苯薄膜表面一層金膜，設計了基于阻溫關系的柔性微型溫度傳感器和基于電容-濕度關系微型濕度傳感器，如圖 1-3 所示。靈敏度為 0.07Ω/℃。這些溫度傳感器的讀數(shù)要高級精確和復雜的電子電路，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，可以實現(xiàn)–190~+630℃范圍內(nèi)的測量。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備的大和成本，在許多應用中，電子設備必須具備穩(wěn)定、便攜、柔性的特點。制作柔結(jié)構(gòu)的小型設備和系統(tǒng)的方法已經(jīng)較為完善。代表性的就是微加工技術(shù)應用于片沉積在柔性聚酰亞胺基板上。連接電子設備或金屬化層于聚酰亞胺等柔性襯上至關重要。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。聚對二甲苯具有優(yōu)良電性能、耐熱性、耐候性和化學穩(wěn)定性，LeeCY 等人[45]在聚對二甲苯薄膜表面一層金膜，設計了基于阻溫關系的柔性微型溫度傳感器和基于電容-濕度關系微型濕度傳感器，如圖 1-3 所示。靈敏度為 0.07Ω/℃。這些溫度傳感器的讀數(shù)要高級精確和復雜的電子電路，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】：
期刊論文
[1]基于石墨烯的全光纖溫度傳感器的研究[J]. 廖國珍,張軍,蔡祥,譚紹早,唐潔媛,肖毅,陳哲,余健輝,龐其昌.  光學學報. 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用[J]. 王劍鋒,劉紅林,張淑琴,余向東,孫忠周,金尚忠,張在宣.  光譜學與光譜分析. 2013(04)
[3]新型壓力測試傳感器的研制及應用分析[J]. 廖波,周國慶,毋磊,趙光思.  煤炭學報. 2012(09)
[4]非結(jié)晶聚合物/碳系填料復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)氧樹脂復合材料阻溫特性研究[J]. 李紅艷,季鐵正,張教強,宋文超,李佳.  中國膠粘劑. 2011(08)
[6]基于LabVIEW的傳感器靜態(tài)特性標定系統(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)氧樹脂復合材料導電行為的研究[J]. 宋文超,季鐵正,李博,莫翔友,李紅艷.  中國膠粘劑. 2010(10)
[8]炭黑分散狀態(tài)對炭黑/環(huán)氧樹脂導電復合材料電阻率和力電性能的影響[J]. 季小勇,李惠,歐進萍.  復合材料學報. 2009(05)
[9]多點傳感陣列的體壓分布測量系統(tǒng)設計[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/硅橡膠復合材料熱、力敏感性與電熱效應研究[D]. 廖波.中國礦業(yè)大學 2012
[2]柔性力敏傳感及其應用技術(shù)研究[D]. 楊先軍.中國科學技術(shù)大學 2012
[3]基于壓力敏感導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 2008

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



本文編號：3292582