溫敏漆測溫技術是以熒光探針分子作為溫度傳感器,基于熒光溫度猝滅機理來測定物體表面溫度分布的一種測溫新技術,主要應用于風洞實驗中物體表面溫度的定量測定。熒光探針分子是溫敏漆的核心成分,主要由具有高熒光強度和良好的熒光溫度猝滅性能的物質組成。本研究以稀土Eu³⁺為中心離子,以對甲氧基苯甲酸（p-MOBA）為第一配體,1,10-鄰菲咯啉（phen）和2,2′-聯吡啶（bipy）分別為第二配體合成熒光探針分子Eu（pMOBA）3phen和Eu（p-MOBA）3bipy,再對兩個熒光探針分子分別進行稀土離子（Gd3+,La3+）摻雜,得到Eu0.5Gd0.5（p-MOBA）3phen、Eu0.5La0.5（p-MOBA）3phen、Eu0.5Gd0.5（p-MOBA）3bipy和Eu0.5La0.5（p-MOBA）3bipy熒光探針分子。將所合成的熒光探針分子與甲基丙烯酸甲酯（MMA）混合,以過氧化苯甲酰（BPO）為引發(fā)劑引發(fā)聚合,制得六種溫敏漆樣品。利用掃描電鏡、元素分析、紫外可見吸收光譜、紅外光譜和熒光光譜對熒光探針分子的形貌、結構、發(fā)光性能及溫敏漆的熒光溫度猝滅特性進... 

【文章來源】：長春理工大學吉林省

【文章頁數】：73 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

熱電偶(a)；熱敏電阻溫度計(b)

5而影響溫敏漆性能；(5)聚合物基質要有強附著力，使溫敏漆能夠穩(wěn)定的附著在被測物體的表面；(6)漆基的厚度要適中，一般要求厚度在20μm~40μm之間。本文選擇甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作為溫敏漆的基質，因為它是一種理想的長鏈高分子復合材料，具有低透氧性，可以避免熒光氧猝滅，且具有較高的成膜穩(wěn)定性和良好的涂層性[32-34]。目前，最常用的聚合物基質除了甲基丙烯酸甲酯，還有苯乙烯、蟲膠以及杜邦公司的ChromaClear(CC)等。1.2.3溫敏漆的工作原理實際的測溫中，溫敏漆是在熒光溫度猝滅的基礎上，將熒光探針分子作為光學傳感器，當紫外或者是可見光區(qū)的光子被熒光探針分子吸收后，熒光探針分子中的電子將從基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷，處于高激發(fā)態(tài)的電子經過振動馳豫以及非輻射內轉換回到電子激發(fā)態(tài)的最低振動能級。由于電子處于激發(fā)態(tài)是不穩(wěn)定的，所以會通過不發(fā)光過程或者是發(fā)光過程返回到基態(tài)。隨著溫度升高，激發(fā)態(tài)分子之間的碰撞頻率會增加，并且碰撞過程的相互作用使激發(fā)態(tài)分子沒有被活化，然后以不發(fā)光過程回到基態(tài)，大部分分子的光量子效率減少，熒光強度減弱[35,36]進而將溫度大小轉化為熒光強弱后再進行數字化處理。原理如圖1.2所示。圖1.2溫敏漆測溫原理圖Fig.1.2Temperaturemeasurementschematicdiagramoftemperaturesensitivepaint對待測物體進行溫度測量時，通常使用刷子或者噴霧器將溫敏漆噴涂在待測物體的表面[37]，熒光探針分子會被聚合物基質固定在待測物體表面，然后用特定波長的光照射待測物體表面，其表面的熒光強度隨著物體表面溫度的變化而變化，再由CCD攝像機捕獲不同位置或者同一位置不同時間熒光強度的數據值，然后根據熒光強度數據

6的連續(xù)變化再推演出待測物體表面溫度的連續(xù)變化。這種測溫新技術已被應用于航天器的風洞試驗測試。圖1.3為溫敏漆在風洞實驗中進行溫度測量的工作原理圖。圖1.3風洞實驗中溫敏漆工作原理圖Fig.1.3Workingprinciplediagramoftemperaturesensitivepaintinwindtunnelexperiment1.2.4溫敏漆的發(fā)展過程基于熒光溫度猝滅機理的溫敏漆的研究始于二十世紀八十年代。在未研究溫敏漆之前，大多使用溫度記錄磷光質和熱變色液晶進行空氣動力學以及熱轉移實驗中的溫度測量。溫度記錄磷光質是一種涂在被測物體表面的不溶性晶體或是粉末。熱變色液晶大多是應用在黑色物體表面進行溫度測量的技術[38]，它的測溫原理是根據被測物體表面溫度的變化情況有選擇的反射光并且發(fā)生相變。盡管這兩種溫度測量技術的測溫原理同高分子聚合物溫敏漆一樣，都是通過發(fā)光強度和溫度的關系來分析推斷被測物體表面溫度的變化，但是溫度記錄磷光質的溫度測量區(qū)間大約在293K~1600K之間，與溫敏漆的低溫區(qū)(100K~423K)是有部分重疊的。所以從測溫區(qū)間的角度分析，溫度記錄磷光質和溫敏漆的測溫范圍不同，兩種測溫方法可以相互補充，因此能夠從高溫區(qū)至低溫區(qū)覆蓋更廣的溫度區(qū)間進行測溫。溫敏漆相比于溫度記錄磷光質及熱變色液晶，是一種比較新的測溫技術。溫敏漆的優(yōu)點在于克服了溫度記錄磷光質和熱變色液晶測溫精確度低、測試溫度區(qū)間有限等缺點，而且可以在溫度較低的低溫范圍內進行溫度測量，彌補了低溫區(qū)溫度測量的空白。尤其是在復雜的風洞實驗中，使用溫敏漆對其進行溫度測量更加合適。溫敏漆最早由俄羅斯研究，在此之后歐美的一些國家也相繼開始溫敏漆的研究[39,40]。1982年貝爾實驗室的A.Tyson和P.Kolodner利用溫敏漆（稀土銪配合物為熒光探針分子）對運行中集成電

【參考文獻】：
期刊論文
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[7]TSP技術在轉捩檢測中的應用研究[J]. 尚金奎,王鵬,陳柳生,衷洪杰,趙民.  空氣動力學學報. 2015(04)
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博士論文
[1]銪鋱有機配合物的制備與金屬離子摻雜及熒光性能研究[D]. 王瑩.哈爾濱工業(yè)大學 2014

碩士論文
[1]不同配體對鄰菲羅啉稀土配合物熒光特性及溫敏特性的影響研究[D]. 孫夢婷.長春理工大學 2017
[2]稀土釤光致發(fā)光材料的制備與性能研究[D]. 馬駿.陜西科技大學 2014



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