CN109100039A - 一种基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及温度传感器技术领域,具体涉及一种基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器及其制备方法,该基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器,包括柔性基板、镀制于所述柔性基板上的一对金属叉指电极、以及涂覆于所述金属叉指电极上表面的一层碳纳米管环氧树脂复合感温薄膜。其中金属叉指电极与该柔性感温薄膜构成传感器的温敏单元;利用叉指电极结构,使碳纳米管环氧树脂复合感温薄膜的阻值大幅度降低,从而降低噪声对测量信号的干扰,提高传感器的可靠性和稳定性。采用碳纳米管环氧树脂复合感温薄膜和柔性基板,使传感器具有良好的柔韧性,可实现传感器的微型化,拓宽应用范围,且本传感器结构简单,成本低,可实现大规模量产。
Description
技术领域
本发明涉及温度传感器技术领域,具体涉及一种基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器及其制备方法。
背景技术
随着社会的发展,人类通过可穿戴的方式真正实现对健康、环境信息等的实时、准确的获取成为一种趋势,柔性智能传感器件有望通过可穿戴方式满足人体实时信息获取,在未来医学监测治疗、生理健康监测、环境监测、人机交互、航空航天等领域发挥重要作用。柔性温度传感器作为柔性智能传感器的一种,在上述领域中有着重要的应用价值。
然而,目前温度传感器的大部分传感单元都是热敏电阻或热电偶,另外也有些利用光电效应与热电效应制成。这些传统的温度传感器在上述领域中的应用具有极大的局限性。同时对于柔性温度传感器来说,目前由于材料,结构等方面的原因,相对于传统的热电偶等温度传感器,柔性温度传感器在可靠性和稳定性等方面明显还存在着不足。
发明内容
本发明的目的之一在于针对现有技术的不足,提供一种基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器,该基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器具有柔韧性好,可靠性高,稳定性好,可实现微型化的优点。
本发明的目的之二在于针对现有技术的不足,提供一种基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器的制备方法。
为了实现上述目的之一,本发明采用如下技术方案:
提供一种基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器,包括柔性基板、镀制于所述柔性基板上的一对金属叉指电极、以及涂覆于所述金属叉指电极上表面的一层碳纳米管环氧树脂复合感温薄膜。
所述柔性基板的材质为聚酰亚胺;所述金属叉指电极为Cu或Au中的一种形成的金属层或两种形成的合金层。
所述柔性基板的厚度设置为0.01mm~1mm;所述金属叉指电极的厚度设置为0.01mm~0.1mm;所述碳纳米管环氧树脂复合感温薄膜的厚度设置为0.05mm~0.2mm。
所述碳纳米管环氧树脂复合感温薄膜中的碳纳米管为多壁碳纳米管。
为了实现上述目的之二,本发明采用如下技术方案:
提供一种基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器的制备方法,它包括以下步骤:
步骤一、称取碳纳米管粉末和环氧树脂:称取一定质量比的碳纳米管粉末和环氧树脂;
步骤二、配制碳纳米管环氧树脂复合物:将碳纳米管粉末放入丙酮溶液中混合均匀后,再进行超声分散,得到混合物;然后再将步骤一中称取的环氧树脂倒入混合物中,再进行超声分散,得到分散好的碳纳米管环氧树脂复合物;
步骤三、烘烤:对分散好的碳纳米管环氧树脂复合物进行烘烤,以除去碳纳米管环氧树脂复合物中多余的丙酮;
步骤四、加入固化剂:往除去丙酮后的碳纳米管环氧树脂复合物中加入固化剂,并进行搅拌;
步骤五、除气泡:将搅拌后的碳纳米管环氧树脂复合物放入真空箱中,以除去气泡;
步骤六、制备柔性温度传感器:将除去气泡的碳纳米管环氧树脂复合物涂覆到镀有金属叉指电极的柔性基板上,然后进行固化后,即制得所述基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器。
上述技术方案中,所述步骤一中,所述碳纳米管粉末和所述环氧树脂的质量比为1~10:100;
所述步骤二中,将碳纳米管粉末放入丙酮溶液中混合均匀后,再放入超声波细胞粉碎器中进行超声分散20min~40min,得到混合物;然后再将步骤一中称取的环氧树脂倒入混合物中,再放入超声波细胞粉碎器中进行超声分散20min~40min,得到分散好的碳纳米管环氧树脂复合物。
上述技术方案中,所述步骤三中,所述烘烤温度是80℃~100℃,所述烘烤时间为1h~3h;
所述步骤四中,所述固化剂与所述碳纳米管环氧树脂复合物的质量比为30~35:100;所述搅拌为放入磁力搅拌器中搅拌3min~8min。
上述技术方案中,所述步骤五中,将搅拌后的碳纳米管环氧树脂复合物放入真空箱中30min~50min,以除去气泡;
所述步骤六中,将除去气泡的碳纳米管环氧树脂复合物通过湿膜制备器涂覆到镀有金属叉指电极的柔性基板上,然后于75℃~85℃固化2h~4h后,或于室温下固化46h~50h后,即制得所述基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器。
上述技术方案中,所制得的基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器的温敏特性为非线性温敏特性。
上述技术方案中,相同配方、工艺和尺寸参数下制备得到的不同传感器在同一温度下的阻值可能有所不同,提供一种实验-转换法,通过实验和数据处理得到其中一个传感器的温敏特性特征方程,然后通过该方法转换得到其他在相同配方、工艺和尺寸参数下制备得到的传感器的温敏特性特征方程,实验-转换法具体过程如下:
1)对相同配方、工艺和尺寸参数下制备得到的不同传感器进行编号:0、1、2、3......;
2)对0号传感器进行实验,检测其阻值随温度的变化数据,通过数据处理得到其温敏特性特征方程为:
其中:a,b,c为方程的系数常数;T为实时温度;R0为0号传感器的实时阻值变量;RA0为0号传感器在温度A下的阻值,我们称温度A为0号传感器的温度基准,即1号传感器的阻值变化率是在温度A下标定的;
3)设待转换传感器为i号(i=1、2、3......),检测其在温度B下的阻值为RBi;
4)对方程(1)变形得:
由方程(2)计算得到0号传感器在温度B下的阻值为RB0;
5)则i号传感器在温度基准B下的温敏特性特征方程为:
其中,Ri为i号传感器的实时阻值变量;
本发明与现有技术相比较,有益效果在于:
(1)本发明提供的一种基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器,包括柔性基板、镀制于所述柔性基板上的一对金属叉指电极、以及涂覆于所述金属叉指电极上表面的一层碳纳米管环氧树脂复合感温薄膜。其中,碳纳米管环氧树脂复合感温薄膜具备很好的柔性,金属叉指电极与该柔性感温薄膜构成传感器的温敏单元;利用叉指电极结构,使碳纳米管环氧树脂复合感温薄膜的阻值大幅度降低,从而降低噪声对测量信号的干扰,提高了传感器的可靠性和稳定性。采用碳纳米管环氧树脂复合感温薄膜和柔性基板,使传感器具有良好的柔韧性,并可实现传感器的微型化,大大拓宽了本传感器的应用范围,且本传感器结构简单,成本低廉,可实现大规模量产。
(2)本发明提供的一种基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器,其工作原理为:将碳纳米管环氧树脂复合物涂覆到镀有金属叉指电极的柔性基板上形成薄膜,以构成传感器的温敏单元,利用叉指电极结构,能够使薄膜的电阻大幅度减小,以此来提高检测的稳定性和可靠性。当传感器表面的温度传递到碳纳米管环氧树脂复合感温薄膜上时,碳纳米管环氧树脂复合感温薄膜的电导率随之变化,导致碳纳米管环氧树脂复合感温薄膜的电阻发生变化,通过测量叉指电极两端的电阻大小,就可以反映出温度的大小。
(3)本发明提供的一种基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器的制备方法,具有方法简单,生产成本低,并能够适用于工业化大规模生产的特点。
附图说明
图1是本发明的一种基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器的结构示意图。
图2是本发明的一种基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器的正视方向的剖示结构示意图。
图3是本发明的一种基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器的俯视方向的剖示结构示意图。
图4是本发明的实施例2的一种基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器的制备方法中制得的碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器的温敏特性梯形图。
图5是本发明的实施例2的一种基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器的制备方法中制得的碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器的非线性温敏特性拟合曲线。
附图标记:
柔性基板1;
金属叉指电极2;
碳纳米管环氧树脂复合感温薄膜3。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1。
一种基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器,如图1至图3所示,包括柔性基板1、镀制于柔性基板1上的一对金属叉指电极2、以及涂覆于金属叉指电极2上表面的一层碳纳米管环氧树脂复合感温薄膜3。其中,金属叉指电极2与碳纳米管环氧树脂复合感温薄膜3构成传感器的温敏单元。利用叉指电极结构,使碳纳米管环氧树脂复合感温薄膜3的阻值大幅度降低,从而降低噪声对测量信号的干扰,提高了传感器的可靠性和稳定性。
实施例2。
一种基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器,如图1至图3所示,包括柔性基板1、镀制于柔性基板1上的一对金属叉指电极2、以及涂覆于金属叉指电极2上表面的一层碳纳米管环氧树脂复合感温薄膜3。
本实施例中,柔性基板1的材质为聚酰亚胺;其中,柔性基板1的厚度设置为0.013mm.
本实施例中,金属叉指电极2为Cu和Au形成的合金层。本实施例中,金属叉指电极2的厚度为0.013mm,其中,Cu层的厚度为0.012mm,Au层的厚度为0.001mm。
本实施例中,碳纳米管环氧树脂复合感温薄膜3的厚度设置为0.2mm。
本实施例中,碳纳米管环氧树脂复合感温薄膜3中的碳纳米管为多壁碳纳米管。
上述一种基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器的制备方法,包括如下步骤:
步骤一、称取碳纳米管粉末和环氧树脂:称取碳纳米管粉末和环氧树脂;本实施例中,碳纳米管粉末和环氧树脂的质量比为5:100;其中,碳纳米管粉末为1g,环氧树脂为20g;
步骤二、配制碳纳米管环氧树脂复合物:将碳纳米管粉末放入50mL丙酮溶液中混合均匀后,再放入超声波细胞粉碎器中进行超声分散30min,得到混合物;然后再将步骤一中称取的环氧树脂倒入混合物中,再放入超声波细胞粉碎器中进行超声分散30min,得到分散好的碳纳米管环氧树脂复合物;
步骤三、烘烤:对分散好的碳纳米管环氧树脂复合物进行烘烤,以除去碳纳米管环氧树脂复合物中多余的丙酮;本实施例中,烘烤温度是90℃,烘烤时间为2h;
步骤四、加入固化剂:往除去丙酮后的碳纳米管环氧树脂复合物中加入固化剂,并进行搅拌5min;本实施例中,固化剂与碳纳米管环氧树脂复合物的质量比为33:100;
步骤五、除气泡:将搅拌后的碳纳米管环氧树脂复合物放入真空箱中40min,以除去气泡;
步骤六、制备柔性温度传感器:将除去气泡的碳纳米管环氧树脂复合物通过湿膜制备器涂覆到镀有金属叉指电极的柔性基板上,然后于室温下固化48h后,即制得所述基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器。
其中,所制得的基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器的温敏特性为非线性温敏特性。
本实施例共制备了两个柔性温度传感器,提供一种实验-转换法,通过实验和数据处理得到其中一个传感器的温敏特性特征方程,然后通过该方法转换得到其他在相同配方、工艺和尺寸参数下制备得到的传感器的温敏特性特征方程,实验-转换法具体过程如下:
1)对相同配方、工艺和尺寸参数下制备得到的不同传感器进行编号:0、1、2、3......;
2)对0号传感器进行实验,检测其阻值随温度的变化数据,通过数据处理得到其温敏特性特征方程为:
其中:a,b,c为方程的系数常数;T为实时温度;R0为0号传感器的实时阻值变量;RA0为0号传感器在温度A下的阻值,我们称温度A为0号传感器的温度基准,即1号传感器的阻值变化率是在温度A下标定的;
3)设待转换传感器为i号(i=1、2、3......),检测其在温度B下的阻值为RBi;
4)对方程(1)变形得:
由方程(2)计算得到0号传感器在温度B下的阻值为RB0;
5)则i号传感器在温度基准B下的温敏特性特征方程为:
其中,Ri为i号传感器的实时阻值变量;
实施例3。
一种基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器,如图1至图3所示,包括柔性基板1、镀制于柔性基板1上的一对金属叉指电极2、以及涂覆于金属叉指电极2上表面的一层碳纳米管环氧树脂复合感温薄膜3。
本实施例中,柔性基板1的材质为聚酰亚胺;其中,柔性基板1的厚度设置为0.01mm.
本实施例中,金属叉指电极2为Cu形成的金属层。本实施例中,金属叉指电极2的厚度为0.01mm。
本实施例中,碳纳米管环氧树脂复合感温薄膜3的厚度设置为0.05mm。
本实施例中,碳纳米管环氧树脂复合感温薄膜3中的碳纳米管为多壁碳纳米管。
上述一种基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器的制备方法,包括如下步骤:
步骤一、称取碳纳米管粉末和环氧树脂:称取一定质量比的碳纳米管粉末和环氧树脂;本实施例中,碳纳米管粉末和环氧树脂的质量比为1:100;
步骤二、配制碳纳米管环氧树脂复合物:将碳纳米管粉末放入丙酮溶液中混合均匀后,再放入超声波细胞粉碎器中进行超声分散20min,得到混合物;然后再将步骤一中称取的环氧树脂倒入混合物中,再放入超声波细胞粉碎器中进行超声分散20min,得到分散好的碳纳米管环氧树脂复合物;
步骤三、烘烤:对分散好的碳纳米管环氧树脂复合物进行烘烤,以除去碳纳米管环氧树脂复合物中多余的丙酮;本实施例中,烘烤温度是80℃,烘烤时间为3h;
步骤四、加入固化剂:往除去丙酮后的碳纳米管环氧树脂复合物中加入固化剂,并进行搅拌3min;本实施例中,固化剂与碳纳米管环氧树脂复合物的质量比为30:100;
步骤五、除气泡:将搅拌后的碳纳米管环氧树脂复合物放入真空箱中30min,以除去气泡;
步骤六、制备柔性温度传感器:将除去气泡的碳纳米管环氧树脂复合物通过湿膜制备器涂覆到镀有金属叉指电极的柔性基板上,然后于80℃固化3h后,即制得所述基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器。
实施例4。
一种基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器,如图1至图3所示,包括柔性基板1、镀制于柔性基板1上的一对金属叉指电极2、以及涂覆于金属叉指电极2上表面的一层碳纳米管环氧树脂复合感温薄膜3。
本实施例中,柔性基板1的材质为聚酰亚胺;其中,柔性基板1的厚度设置为1mm.
本实施例中,金属叉指电极2为Au形成的金属层。本实施例中,金属叉指电极2的厚度为0.1mm。
本实施例中,碳纳米管环氧树脂复合感温薄膜3的厚度设置为0.1mm。
本实施例中,碳纳米管环氧树脂复合感温薄膜3中的碳纳米管为多壁碳纳米管。
上述一种基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器的制备方法,包括如下步骤:
步骤一、称取碳纳米管粉末和环氧树脂:称取一定质量比的碳纳米管粉末和环氧树脂;本实施例中,碳纳米管粉末和环氧树脂的质量比为10:100;
步骤二、配制碳纳米管环氧树脂复合物:将碳纳米管粉末放入丙酮溶液中混合均匀后,再放入超声波细胞粉碎器中进行超声分散40min,得到混合物;然后再将步骤一中称取的环氧树脂倒入混合物中,再放入超声波细胞粉碎器中进行超声分散40min,得到分散好的碳纳米管环氧树脂复合物;
步骤三、烘烤:对分散好的碳纳米管环氧树脂复合物进行烘烤,以除去碳纳米管环氧树脂复合物中多余的丙酮;本实施例中,烘烤温度是100℃,烘烤时间为3h;
步骤四、加入固化剂:往除去丙酮后的碳纳米管环氧树脂复合物中加入固化剂,并进行搅拌8min;本实施例中,固化剂与碳纳米管环氧树脂复合物的质量比为35:100;
步骤五、除气泡:将搅拌后的碳纳米管环氧树脂复合物放入真空箱中50min,以除去气泡;
步骤六、制备柔性温度传感器:将除去气泡的碳纳米管环氧树脂复合物通过湿膜制备器涂覆到镀有金属叉指电极的柔性基板上,然后于75℃固化4h后,即制得所述基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器。
实施例5。
一种基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器,如图1至图3所示,包括柔性基板1、镀制于柔性基板1上的一对金属叉指电极2、以及涂覆于金属叉指电极2上表面的一层碳纳米管环氧树脂复合感温薄膜3。
本实施例中,柔性基板1的材质为聚酰亚胺;其中,柔性基板1的厚度设置为0.5mm.
本实施例中,金属叉指电极2为Cu和Au形成的合金层。本实施例中,金属叉指电极2的厚度为0.06mm,其中,Cu层的厚度为0.05mm,Au层的厚度为0.01mm。
本实施例中,碳纳米管环氧树脂复合感温薄膜3的厚度设置为0.15mm。
本实施例中,碳纳米管环氧树脂复合感温薄膜3中的碳纳米管为多壁碳纳米管。
上述一种基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器的制备方法,包括如下步骤:
步骤一、称取碳纳米管粉末和环氧树脂:称取一定质量比的碳纳米管粉末和环氧树脂;本实施例中,碳纳米管粉末和环氧树脂的质量比为8:100;
步骤二、配制碳纳米管环氧树脂复合物:将碳纳米管粉末放入丙酮溶液中混合均匀后,再放入超声波细胞粉碎器中进行超声分散25min,得到混合物;然后再将步骤一中称取的环氧树脂倒入混合物中,再放入超声波细胞粉碎器中进行超声分散25min,得到分散好的碳纳米管环氧树脂复合物;
步骤三、烘烤:对分散好的碳纳米管环氧树脂复合物进行烘烤,以除去碳纳米管环氧树脂复合物中多余的丙酮;本实施例中,烘烤温度是85℃,烘烤时间为2.5h;
步骤四、加入固化剂:往除去丙酮后的碳纳米管环氧树脂复合物中加入固化剂,并进行搅拌4min;本实施例中,固化剂与碳纳米管环氧树脂复合物的质量比为31:100;
步骤五、除气泡:将搅拌后的碳纳米管环氧树脂复合物放入真空箱中35min,以除去气泡;
步骤六、制备柔性温度传感器:将除去气泡的碳纳米管环氧树脂复合物通过湿膜制备器涂覆到镀有金属叉指电极的柔性基板上,然后于85℃固化2h后,即制得所述基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器。
实施例6。
一种基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器,如图1至图3所示,包括柔性基板1、镀制于柔性基板1上的一对金属叉指电极2、以及涂覆于金属叉指电极2上表面的一层碳纳米管环氧树脂复合感温薄膜3。
本实施例中,柔性基板1的材质为聚酰亚胺;其中,柔性基板1的厚度设置为0.013mm.
本实施例中,金属叉指电极2为Cu和Au形成的合金层。本实施例中,金属叉指电极2的厚度为0.013mm,其中,Cu层的厚度为0.012mm,Au层的厚度为0.001mm。
本实施例中,碳纳米管环氧树脂复合感温薄膜3的厚度设置为0.09mm。
本实施例中,碳纳米管环氧树脂复合感温薄膜3中的碳纳米管为多壁碳纳米管。
上述一种基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器的制备方法,包括如下步骤:
步骤一、称取碳纳米管粉末和环氧树脂:称取一定质量比的碳纳米管粉末和环氧树脂;本实施例中,碳纳米管粉末和环氧树脂的质量比为2:100;
步骤二、配制碳纳米管环氧树脂复合物:将碳纳米管粉末放入丙酮溶液中混合均匀后,再放入超声波细胞粉碎器中进行超声分散35min,得到混合物;然后再将步骤一中称取的环氧树脂倒入混合物中,再放入超声波细胞粉碎器中进行超声分散35min,得到分散好的碳纳米管环氧树脂复合物;
步骤三、烘烤:对分散好的碳纳米管环氧树脂复合物进行烘烤,以除去碳纳米管环氧树脂复合物中多余的丙酮;本实施例中,烘烤温度是95℃,烘烤时间为1.5h;
步骤四、加入固化剂:往除去丙酮后的碳纳米管环氧树脂复合物中加入固化剂,并进行搅拌7min;本实施例中,固化剂与碳纳米管环氧树脂复合物的质量比为34:100;
步骤五、除气泡:将搅拌后的碳纳米管环氧树脂复合物放入真空箱中45min,以除去气泡;
步骤六、制备柔性温度传感器:将除去气泡的碳纳米管环氧树脂复合物通过湿膜制备器涂覆到镀有金属叉指电极的柔性基板上,然后于室温下固化46h~50h后,即制得所述基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器。
Claims (10)
1.一种基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器,其特征在于:包括柔性基板、镀制于所述柔性基板上的一对金属叉指电极、以及涂覆于所述金属叉指电极上表面的一层碳纳米管环氧树脂复合感温薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器,其特征在于:所述柔性基板的材质为聚酰亚胺;所述金属叉指电极为Cu或Au中的一种形成的金属层或两种形成的合金层。
3.根据权利要求1所述的一种基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器,其特征在于:所述柔性基板的厚度设置为0.01mm~1mm;所述金属叉指电极的厚度设置为0.01mm~0.1mm;所述碳纳米管环氧树脂复合感温薄膜的厚度设置为0.05mm~0.2mm。
4.根据权利要求1所述的一种基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器,其特征在于:所述碳纳米管环氧树脂复合感温薄膜中的碳纳米管为多壁碳纳米管。
5.权利要求1至4任意一项所述的一种基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器的制备方法,其特征在于:它包括以下步骤:
步骤一、称取碳纳米管粉末和环氧树脂:称取一定质量比的碳纳米管粉末和环氧树脂;
步骤二、配制碳纳米管环氧树脂复合物:将碳纳米管粉末放入丙酮溶液中混合均匀后,再进行超声分散,得到混合物;然后再将步骤一中称取的环氧树脂倒入混合物中,再进行超声分散,得到分散好的碳纳米管环氧树脂复合物;
步骤三、烘烤:对分散好的碳纳米管环氧树脂复合物进行烘烤,以除去碳纳米管环氧树脂复合物中多余的丙酮;
步骤四、加入固化剂:往除去丙酮后的碳纳米管环氧树脂复合物中加入固化剂,并进行搅拌;
步骤五、除气泡:将搅拌后的碳纳米管环氧树脂复合物放入真空箱中,以除去气泡;
步骤六、制备柔性温度传感器:将除去气泡的碳纳米管环氧树脂复合物涂覆到镀有金属叉指电极的柔性基板上,然后进行固化后,即制得所述基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器。
6.根据权利要求5所述的一种基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器的制备方法,其特征在于:所述步骤一中,所述碳纳米管粉末和所述环氧树脂的质量比为1~10:100;
所述步骤二中,将碳纳米管粉末放入丙酮溶液中混合均匀后,再放入超声波细胞粉碎器中进行超声分散20min~40min,得到混合物;然后再将步骤一中称取的环氧树脂倒入混合物中,再放入超声波细胞粉碎器中进行超声分散20min~40min,得到分散好的碳纳米管环氧树脂复合物。
7.根据权利要求5所述的一种基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器的制备方法,其特征在于:所述步骤三中,所述烘烤温度是80℃~100℃,所述烘烤时间为1h~3h;
所述步骤四中,所述固化剂与所述碳纳米管环氧树脂复合物的质量比为30~35:100;所述搅拌为放入磁力搅拌器中搅拌3min~8min。
8.根据权利要求5所述的一种基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器的制备方法,其特征在于:所述步骤五中,将搅拌后的碳纳米管环氧树脂复合物放入真空箱中30min~50min,以除去气泡;
所述步骤六中,将除去气泡的碳纳米管环氧树脂复合物通过湿膜制备器涂覆到镀有金属叉指电极的柔性基板上,然后于75℃~85℃固化2h~4h后,或于室温下固化46h~50h后,即制得所述基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器。
9.根据权利要求5所述的一种基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器的制备方法,其特征在于:所制得的基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器的温敏特性为非线性温敏特性。
10.根据权利要求9所述的一种基于碳纳米管环氧树脂复合薄膜的柔性温度传感器的制备方法,其特征在于:相同配方、工艺和尺寸参数下制备得到的不同传感器在同一温度下的阻值可能有所不同,提供一种实验-转换法,通过实验和数据处理得到其中一个传感器的温敏特性特征方程,然后通过该方法转换得到其他在相同配方、工艺和尺寸参数下制备得到的传感器的温敏特性特征方程,实验-转换法具体过程如下:
1)对相同配方、工艺和尺寸参数下制备得到的不同传感器进行编号:0、1、2、3......;
2)对0号传感器进行实验,检测其阻值随温度的变化数据,通过数据处理得到其温敏特性特征方程为:
其中:a,b,c为方程的系数常数;T为实时温度;R0为0号传感器的实时阻值变量;RA0为0号传感器在温度A下的阻值,我们称温度A为0号传感器的温度基准,即1号传感器的阻值变化率是在温度A下标定的;
3)设待转换传感器为i号(i=1、2、3......),检测其在温度B下的阻值为RBi;
4)对方程(1)变形得:
由方程(2)计算得到0号传感器在温度B下的阻值为RB0;
5)则i号传感器在温度基准B下的温敏特性特征方程为:
其中,Ri为i号传感器的实时阻值变量;
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