近幾年隨著柔性電子器件的快速發(fā)展,柔性溫度傳感器的研究逐漸深入,柔性溫度傳感器具有易形變、柔軟等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)、醫(yī)療健康監(jiān)測(cè)、消防、航空航天、通信等不同領(lǐng)域�；诖�,本課題分別以有機(jī)材料石墨烯和金屬材料鉑為不同的敏感材料,采用不同的工藝技術(shù),分別制備了不同結(jié)構(gòu)尺寸的柔性溫度傳感器,對(duì)其線性度和電阻溫度系數(shù)、穩(wěn)定性、重復(fù)性和遲滯、分辨率、響應(yīng)時(shí)間、其他干擾等性能指標(biāo)進(jìn)行研究測(cè)試并優(yōu)化,主要研究?jī)?nèi)容如下:1.石墨烯柔性溫度傳感器的研究與制備:以石墨烯導(dǎo)電漿料為敏感材料,以聚酰亞胺為柔性基底,采用絲網(wǎng)印刷工藝技術(shù),制備了不同絲網(wǎng)印刷目數(shù)和不同設(shè)計(jì)圖形的溫敏薄膜,通過(guò)表征與測(cè)試分析顯示,本課題所制備的石墨烯柔性溫度傳感器具有較高的穩(wěn)定性,重復(fù)性和遲滯也隨著循環(huán)測(cè)試次數(shù)的增加逐漸趨于穩(wěn)定,線性度為0.971,分辨率至少可達(dá)0.5℃,且不受彎曲形變干擾的影響,但其受濕度影響,做溫度傳感器使用需要進(jìn)行封裝保護(hù)。2.金屬鉑柔性溫度傳感器的制備研究:以金屬鉑為敏感材料,同樣以聚酰亞胺為柔性基底,結(jié)合光刻和磁控濺射工藝制備具有不同圖形（圓螺旋、方螺旋和蛇形）和不同線寬的金屬鉑柔性溫度傳感器并與以陶瓷... 

【文章來(lái)源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：66 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

銀電阻型溫度傳感器R-T關(guān)系圖

器，用來(lái)測(cè)量在微機(jī)電系統(tǒng)領(lǐng)域中的非平面物體多維溫度場(chǎng)分布的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)需要[22]。西北工業(yè)大學(xué)的徐延光等人制作了一種以Ni為敏感材料，以聚酰亞胺為柔性基底，借助了MEMS工藝的柔性薄膜熱敏電阻陣列[23]，利用聚酰亞胺的柔性與金屬Ni材料具有高電阻溫度系數(shù)的特性，使傳感器的靈敏度得到了提高，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了全柔性化的陣列結(jié)構(gòu)，可以用于各種非平面的幾何體表面的分布測(cè)量，并且聚酰亞胺具有良好的熱絕緣性，這使得該傳感器的熱響應(yīng)速度也較快。在國(guó)外方面，日本東京大學(xué)[24]的一個(gè)研究小組開(kāi)發(fā)出了一種“柔性體溫計(jì)”，如圖1-2所示，可以通過(guò)使用印刷工藝制造。其采用聚合物PTC（PositiveTemperatureCoefficient：正溫度系數(shù)）作為柔性溫度傳感器的材料。在合成聚合物PTC時(shí)，通過(guò)改變丙烯酸十八酯和丙烯酸丁酯這兩種單體的混合比例，來(lái)調(diào)整響應(yīng)溫度，盡管其靈敏度較高，但測(cè)量溫度范圍僅為25°C~50°C，應(yīng)用范圍受到很大限制。圖1-2東京大學(xué)柔性體溫計(jì)實(shí)物圖日本又制造出一種具有良好的一致性和柔韌性并且具有很大的分布區(qū)域傳感網(wǎng)絡(luò)的壓力和溫度傳感器[25]，該傳感器以柔性聚酰亞胺為基底，將壓力傳感器與溫度傳感器集成在一起，能夠同時(shí)獲取溫度和壓力信號(hào)，未來(lái)還有可能集成于含有多種功能傳感器的電子皮膚中。2015年DankocoMD等人用一種以銀為主要成分的復(fù)合物作為導(dǎo)電油墨，通過(guò)噴墨打印的方法，設(shè)計(jì)最佳的噴射參數(shù)，獲得平滑和均勻的沉積在聚酰亞胺（PI）薄膜上的鍍銀層[26]。制成柔性溫度傳感器，可以用來(lái)測(cè)量人體表溫度，如圖1-3所示。其中溫度傳感器覆蓋范圍為2.85cm×2.26cm，其中銀層的厚度和電阻率分別為365nm和5.9μΩ/cm。在20℃~60°C范圍內(nèi)得到的打印溫度傳感器的電阻溫

第一章緒論5度系數(shù)為2.19×10-3/°C，線性度可達(dá)0.9998。該溫度傳感器存在測(cè)量范圍較窄，同時(shí)，其電阻溫度系數(shù)較低，僅為2.23×103/°C，且由于銀的氧化問(wèn)題，使得該傳感器性能并不穩(wěn)定，間隔20天后測(cè)量電阻變化可達(dá)±50Ω。(a)(b)圖1-3噴墨印刷銀溫度傳感器。(a)溫度傳感器設(shè)計(jì)；(b)局部放大2018年GuanyuLiu等人分別以還原氧化石墨烯（r-GO）、單壁碳納米管（SWCNTs）和多壁碳納米管（MWCNTs）為敏感材料，通過(guò)噴涂的方式制備在PET基底上，通過(guò)O2等離子體蝕刻在PET表面構(gòu)建不規(guī)則的微觀結(jié)構(gòu)以增強(qiáng)碳材料對(duì)PET表面的粘附能力[27]。其中溫度敏感單元面積為10×10mm2，厚度為0.3mm，測(cè)試結(jié)果表明，相比之下r-GO具有最優(yōu)異的溫敏特性，具有負(fù)電阻溫度系數(shù)，其電阻溫度變化曲線如圖1-4所示，其電阻溫度系數(shù)為6.345×103/°C，響應(yīng)時(shí)間可達(dá)1.2s，并且r-GO溫度傳感器具有良好的力學(xué)性能，可以在不同角度彎曲，阻力變化可以忽略不計(jì)，這意味著它可以分布在被測(cè)物體的任何表面。此外，r-GO溫度傳感器幾乎不受周圍環(huán)境的影響，如濕度或其他氣體。且不同的外部壓力刺激對(duì)其性能沒(méi)有影響。但此種溫度傳感器的精度不高。此外，只有輕微的壓力對(duì)r-GO傳感器的性能沒(méi)有影響。而當(dāng)外部壓力過(guò)大時(shí)，傳感器的電阻會(huì)受到明顯的影響。圖1-4r-go電阻型溫度傳感器R-T關(guān)系圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]PDMS基柔性溫度傳感器的溫敏性能研究[J]. 吳林輝,葉雙莉.  現(xiàn)代化工. 2019(05)
[2]聚酰亞胺柔性溫度傳感器的制作與性能測(cè)試[J]. 何柳豐,竇文堃,劉軍山.  機(jī)電工程技術(shù). 2018(11)
[3]柔性溫度傳感器研究進(jìn)展[J]. 潘小山,范維,周子冠,賀苗.  傳感器與微系統(tǒng). 2017(10)
[4]探究石墨烯在導(dǎo)電油墨中的應(yīng)用[J]. 張麗婷,鮑建楠,李琳,董仕晉,劉歌,龐帥,魏峰.  染料與染色. 2017(03)
[5]用于噴墨打印電子器件的石墨烯墨水的制備及應(yīng)用進(jìn)展研究[J]. 彭博,張煜霖,劉曉亞,馳航,袁妍.  信息記錄材料. 2016(01)
[6]石墨烯的表征方法[J]. 彭黎瓊,謝金花,郭超,張東.  功能材料. 2013(21)
[7]絲網(wǎng)印刷工藝研究[J]. 林成坤.  中國(guó)包裝工業(yè). 2013(20)
[8]柔性微熱剪切應(yīng)力傳感器陣列[J]. 王文君,劉武,張衛(wèi)平,陳文元,楊春生,崔峰,吳校生.  上海交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2012(06)
[9]基于MEMS技術(shù)的柔性Ni基熱敏傳感器陣列研制[J]. 徐延光,馬炳和,鄧進(jìn)軍.  半導(dǎo)體技術(shù). 2009(07)
[10]基于柔性MEMS皮膚技術(shù)溫度傳感器陣列的研究[J]. 肖素艷,車錄鋒,李昕欣,王躍林.  光學(xué)精密工程. 2005(06)

碩士論文
[1]基于PVDF/PEO柔性溫度傳感器研究及其應(yīng)用[D]. 曾曉.合肥工業(yè)大學(xué) 2019
[2]熱噴涂—絲網(wǎng)印刷復(fù)合制備石墨烯—鐵基復(fù)合涂層耐磨性研究[D]. 仲雨森.鄭州大學(xué) 2017
[3]基于柔性PI襯底的加熱型傳感器/陣列相關(guān)技術(shù)研究[D]. 徐驍雯.華東師范大學(xué) 2016
[4]基于聚酰亞胺金屬圖形化的柔性濕度/溫度/壓力傳感器研究[D]. 楊婷.華東師范大學(xué) 2015



本文編號(hào)：3561599