[发明专利]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

权利要求书

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；R_A0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R_Bi；

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R_B0；

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，R_i为i号传感器的实时阻值变量；