石墨烯/树脂基柔性温度传感膜及温度场测试研究
发布时间：2021-07-20 09:38
在土木工程领域,温度场变化产生的温度应力常常影响结构稳定,严重者造成损裂破坏。在能源应用领域,研究介质热交换温度场变化,对于探究热量迁移规律,提高能源利用率意义重大。实现对温度场有效检测对解决许多工程问题具有重要意义。传统温度传感器在动态响应和空间分布测量方面无法满足要求,而辐射法测温存在精度低和仅能测量目标平面温度场等不足,很多场合也难以满足需求。本文基于几种碳系材料填充树脂基体导电复合材料提出了一种柔性电阻式温度传感膜。采用丝网印刷技术,以石墨烯、碳纳米管和炭黑填充环氧树脂导电复合材料为感温电介质,聚合物银导电浆为柔性电路电极,聚酰亚胺和聚氨酯膜为柔性电路基板,光固UV油墨做绝缘隔层,共同构成阵列分布式温度传感膜。本文在课题组前期研究的基础上对石墨烯、碳纳米管填充环氧树脂导电复合材料的温敏特性影响因素、静态特性、动态响应特性等进行试验研究,并利用其温敏性质研制了条形温度传感膜。对一维非稳态导热的测试结果表明:基于石墨烯、碳纳米管填充导电复合材料的条形温度传感膜可实现温度梯度良好的感知能力,这为分布式温度传感膜测试温度场提供可能。设计了阵列形式的柔性温度传感膜,对阵列单元间交叉串扰问...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：144 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型PTC材料阻温特性曲线
如铂、金和镍铬合金等[38][39]。温宇峰等人[40]利用磁控溅射法开发纯金电极的 Pt 薄膜热敏电阻，可以实现–190~+630℃范围内的测量。Han 等人1]采用铂微电阻制成的一维柔性温度传感器阵列，电阻温度系数为 0.0029K 1且有很好的线性度。近年来，微电子技术（MEMS）已被用来减少电子设备的大和成本，在许多应用中，电子设备必须具备稳定、便携、柔性的特点。制作柔结构的小型设备和系统的方法已经较为完善。代表性的就是微加工技术应用于片沉积在柔性聚酰亚胺基板上。连接电子设备或金属化层于聚酰亚胺等柔性衬上至关重要。聚酰亚胺具有优越的特性，如耐高温、介电常数低、良好的机械度和尺寸稳定性[42][43]。肖素艳等[44]采用 MEMS 技术在旋涂液态聚酰亚胺衬底上研制了 8×8 阵列金属铂薄膜温度传感器，这种传感器具有很好的线性度。聚对二甲苯具有优良电性能、耐热性、耐候性和化学稳定性，LeeCY 等人[45]在聚对二甲苯薄膜表面一层金膜，设计了基于阻温关系的柔性微型温度传感器和基于电容-湿度关系微型湿度传感器，如图 1-3 所示。灵敏度为 0.07Ω/℃。这些温度传感器的读数要高级精确和复杂的电子电路，即高增益放大器和高精度模拟数字转换器[46]。
如铂、金和镍铬合金等[38][39]。温宇峰等人[40]利用磁控溅射法开发纯金电极的 Pt 薄膜热敏电阻，可以实现–190~+630℃范围内的测量。Han 等人1]采用铂微电阻制成的一维柔性温度传感器阵列，电阻温度系数为 0.0029K 1且有很好的线性度。近年来，微电子技术（MEMS）已被用来减少电子设备的大和成本，在许多应用中，电子设备必须具备稳定、便携、柔性的特点。制作柔结构的小型设备和系统的方法已经较为完善。代表性的就是微加工技术应用于片沉积在柔性聚酰亚胺基板上。连接电子设备或金属化层于聚酰亚胺等柔性衬上至关重要。聚酰亚胺具有优越的特性，如耐高温、介电常数低、良好的机械度和尺寸稳定性[42][43]。肖素艳等[44]采用 MEMS 技术在旋涂液态聚酰亚胺衬底上研制了 8×8 阵列金属铂薄膜温度传感器，这种传感器具有很好的线性度。聚对二甲苯具有优良电性能、耐热性、耐候性和化学稳定性，LeeCY 等人[45]在聚对二甲苯薄膜表面一层金膜，设计了基于阻温关系的柔性微型温度传感器和基于电容-湿度关系微型湿度传感器，如图 1-3 所示。灵敏度为 0.07Ω/℃。这些温度传感器的读数要高级精确和复杂的电子电路，即高增益放大器和高精度模拟数字转换器[46]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于石墨烯的全光纤温度传感器的研究[J]. 廖国珍,张军,蔡祥,谭绍早,唐洁媛,肖毅,陈哲,余健辉,庞其昌. 光学学报. 2013(07)
[2]基于拉曼光谱散射的新型分布式光纤温度传感器及应用[J]. 王剑锋,刘红林,张淑琴,余向东,孙忠周,金尚忠,张在宣. 光谱学与光谱分析. 2013(04)
[3]新型压力测试传感器的研制及应用分析[J]. 廖波,周国庆,毋磊,赵光思. 煤炭学报. 2012(09)
[4]非结晶聚合物/碳系填料复合物的电阻温度特性[J]. 黄英,赵兴,高峰,廉超,张玉刚,仇怀利. 功能材料. 2011(10)
[5]炭黑/环氧树脂复合材料阻温特性研究[J]. 李红艳,季铁正,张教强,宋文超,李佳. 中国胶粘剂. 2011(08)
[6]基于LabVIEW的传感器静态特性标定系统[J]. 赵兵,杨基峰,孙书林,王帅. 仪表技术与传感器. 2011(06)
[7]炭黑/环氧树脂复合材料导电行为的研究[J]. 宋文超,季铁正,李博,莫翔友,李红艳. 中国胶粘剂. 2010(10)
[8]炭黑分散状态对炭黑/环氧树脂导电复合材料电阻率和力电性能的影响[J]. 季小勇,李惠,欧进萍. 复合材料学报. 2009(05)
[9]多点传感阵列的体压分布测量系统设计[J]. 杨丽丽,皮喜田,彭承琳,郑小林,刘洪英. 传感器与微系统. 2008(08)
[10]光纤温度传感器的研究和应用[J]. 周广丽,鄂书林,邓文渊. 光通信技术. 2007(06)
博士论文
[1]炭黑/硅橡胶复合材料热、力敏感性与电热效应研究[D]. 廖波.中国矿业大学 2012
[2]柔性力敏传感及其应用技术研究[D]. 杨先军.中国科学技术大学 2012
[3]基于压力敏感导电橡胶的柔性多维阵列触觉传感器研究[D]. 黄英.合肥工业大学 2008
硕士论文
[1]基于石墨烯的机器人用柔性温度传感器的研究[D]. 田敏.合肥工业大学 2015
[2]导电复合材料传感薄膜及变形分布测试研究[D]. 王英杰.中国矿业大学 2014
[3]快速三维克里金插值方法研究及实现[D]. 蔡元菲.电子科技大学 2013
[4]碳纳米填料在介质中的分散行为及对复合材料的改性作用[D]. 陈文佳.清华大学 2012
[5]基于LabVIEW的柔性压力/温度传感器信号采集系统的设计及实验[D]. 赵小文.合肥工业大学 2012
[6]纳米碳酸锶的分散及性能研究[D]. 何倩.南京理工大学 2008
本文编号：3292582
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：144 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型PTC材料阻温特性曲线
如铂、金和镍铬合金等[38][39]。温宇峰等人[40]利用磁控溅射法开发纯金电极的 Pt 薄膜热敏电阻，可以实现–190~+630℃范围内的测量。Han 等人1]采用铂微电阻制成的一维柔性温度传感器阵列，电阻温度系数为 0.0029K 1且有很好的线性度。近年来，微电子技术（MEMS）已被用来减少电子设备的大和成本，在许多应用中，电子设备必须具备稳定、便携、柔性的特点。制作柔结构的小型设备和系统的方法已经较为完善。代表性的就是微加工技术应用于片沉积在柔性聚酰亚胺基板上。连接电子设备或金属化层于聚酰亚胺等柔性衬上至关重要。聚酰亚胺具有优越的特性，如耐高温、介电常数低、良好的机械度和尺寸稳定性[42][43]。肖素艳等[44]采用 MEMS 技术在旋涂液态聚酰亚胺衬底上研制了 8×8 阵列金属铂薄膜温度传感器，这种传感器具有很好的线性度。聚对二甲苯具有优良电性能、耐热性、耐候性和化学稳定性，LeeCY 等人[45]在聚对二甲苯薄膜表面一层金膜，设计了基于阻温关系的柔性微型温度传感器和基于电容-湿度关系微型湿度传感器，如图 1-3 所示。灵敏度为 0.07Ω/℃。这些温度传感器的读数要高级精确和复杂的电子电路，即高增益放大器和高精度模拟数字转换器[46]。
如铂、金和镍铬合金等[38][39]。温宇峰等人[40]利用磁控溅射法开发纯金电极的 Pt 薄膜热敏电阻，可以实现–190~+630℃范围内的测量。Han 等人1]采用铂微电阻制成的一维柔性温度传感器阵列，电阻温度系数为 0.0029K 1且有很好的线性度。近年来，微电子技术（MEMS）已被用来减少电子设备的大和成本，在许多应用中，电子设备必须具备稳定、便携、柔性的特点。制作柔结构的小型设备和系统的方法已经较为完善。代表性的就是微加工技术应用于片沉积在柔性聚酰亚胺基板上。连接电子设备或金属化层于聚酰亚胺等柔性衬上至关重要。聚酰亚胺具有优越的特性，如耐高温、介电常数低、良好的机械度和尺寸稳定性[42][43]。肖素艳等[44]采用 MEMS 技术在旋涂液态聚酰亚胺衬底上研制了 8×8 阵列金属铂薄膜温度传感器，这种传感器具有很好的线性度。聚对二甲苯具有优良电性能、耐热性、耐候性和化学稳定性，LeeCY 等人[45]在聚对二甲苯薄膜表面一层金膜，设计了基于阻温关系的柔性微型温度传感器和基于电容-湿度关系微型湿度传感器，如图 1-3 所示。灵敏度为 0.07Ω/℃。这些温度传感器的读数要高级精确和复杂的电子电路，即高增益放大器和高精度模拟数字转换器[46]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于石墨烯的全光纤温度传感器的研究[J]. 廖国珍,张军,蔡祥,谭绍早,唐洁媛,肖毅,陈哲,余健辉,庞其昌. 光学学报. 2013(07)
[2]基于拉曼光谱散射的新型分布式光纤温度传感器及应用[J]. 王剑锋,刘红林,张淑琴,余向东,孙忠周,金尚忠,张在宣. 光谱学与光谱分析. 2013(04)
[3]新型压力测试传感器的研制及应用分析[J]. 廖波,周国庆,毋磊,赵光思. 煤炭学报. 2012(09)
[4]非结晶聚合物/碳系填料复合物的电阻温度特性[J]. 黄英,赵兴,高峰,廉超,张玉刚,仇怀利. 功能材料. 2011(10)
[5]炭黑/环氧树脂复合材料阻温特性研究[J]. 李红艳,季铁正,张教强,宋文超,李佳. 中国胶粘剂. 2011(08)
[6]基于LabVIEW的传感器静态特性标定系统[J]. 赵兵,杨基峰,孙书林,王帅. 仪表技术与传感器. 2011(06)
[7]炭黑/环氧树脂复合材料导电行为的研究[J]. 宋文超,季铁正,李博,莫翔友,李红艳. 中国胶粘剂. 2010(10)
[8]炭黑分散状态对炭黑/环氧树脂导电复合材料电阻率和力电性能的影响[J]. 季小勇,李惠,欧进萍. 复合材料学报. 2009(05)
[9]多点传感阵列的体压分布测量系统设计[J]. 杨丽丽,皮喜田,彭承琳,郑小林,刘洪英. 传感器与微系统. 2008(08)
[10]光纤温度传感器的研究和应用[J]. 周广丽,鄂书林,邓文渊. 光通信技术. 2007(06)
博士论文
[1]炭黑/硅橡胶复合材料热、力敏感性与电热效应研究[D]. 廖波.中国矿业大学 2012
[2]柔性力敏传感及其应用技术研究[D]. 杨先军.中国科学技术大学 2012
[3]基于压力敏感导电橡胶的柔性多维阵列触觉传感器研究[D]. 黄英.合肥工业大学 2008
硕士论文
[1]基于石墨烯的机器人用柔性温度传感器的研究[D]. 田敏.合肥工业大学 2015
[2]导电复合材料传感薄膜及变形分布测试研究[D]. 王英杰.中国矿业大学 2014
[3]快速三维克里金插值方法研究及实现[D]. 蔡元菲.电子科技大学 2013
[4]碳纳米填料在介质中的分散行为及对复合材料的改性作用[D]. 陈文佳.清华大学 2012
[5]基于LabVIEW的柔性压力/温度传感器信号采集系统的设计及实验[D]. 赵小文.合肥工业大学 2012
[6]纳米碳酸锶的分散及性能研究[D]. 何倩.南京理工大学 2008
本文编号：3292582
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3292582.html
