[发明专利]基于碳纳米管三维网络薄膜的温度传感器制备方法

摘要

基于碳纳米管三维网络薄膜的温度传感器制备方法，主要解决了现有基于聚合物内的碳纳米管导电网络作为温度传感器方法会带来复合材料成型难，影响整体力学性能及成本高的问题。实现步骤：a、将碳纳米管和表面分散剂混合物通过机械融合的方法制备碳纳米管的单分散水溶液；b、将碳纳米管的单分散水溶液倒入真空吸滤装置的上容器，过滤膜上抽滤成膜；c、将碳纳米薄膜与过滤膜放入烘箱内，固化完成后剥离滤膜得到三维薄膜；d、从薄膜上切下一长方形结构，利用导电胶将铜导线固定于碳纳米管薄膜表面，将此传感器埋入复合材料内部或外贴于复合材料外部特定位置，按复合材料固化工艺成型。该碳纳米管三维薄膜温度传感器的电阻率可达到10-3-10-5Ω·m，具有较高的电阻-温度线性关系。

主权项

一种基于碳纳米管三维网络薄膜的温度传感器制备方法，是通过以下步骤实现的：a、碳纳米管和表面分散剂混合物通过机械融合的方法制备碳纳米管的单分散水溶液，其中碳纳米管选用多壁碳纳米管、单壁碳纳米管、功能化碳纳米管，表面活性剂选用TX‑100，SDS、SDBS，碳纳米管的水溶液浓度控制在0.01‑2.5wt%，表面活性剂：碳纳米管按质量比=20：1‑1：1，机械融合法主要包括研钵研磨、磁力搅拌、超声分散、高速离心；b、将碳纳米管的单分散水溶液倒入真空吸滤装置的上容器，过滤膜上抽滤成膜，过滤膜选用孔径为0.22或0.47μm的混纤膜或PTFE膜，控制真空度为40‑100kpa；c、将碳纳米薄膜与过滤膜一同放入不锈钢板间压实，放入烘箱内50‑150摄氏度固化1‑10小时，固化完成后剥离滤膜得到碳纳米管三维薄膜；d、从碳纳米管薄膜上切下一长方形结构，利用导电胶将铜导线固定于碳纳米管薄膜表面，将此传感器埋入复合材料内部或外贴于复合材料外部特定位置，按复合材料固化工艺固化成型；将按上述工艺步骤制得的具有温度传感器的复合材料放入真空固化炉加热升温过程中，利用光纤光栅温度传感器测量温度变化，利用四探针法分别测量碳纳米管薄膜的电流与电压变化，计算碳纳米管薄膜传感器电阻变化‑温度关系曲线，拟合得到温度传感系数K值如下： K = ΔR / R 0 T 其中，K为应变传感系数；ΔR为电阻变化；R0为初始电阻；T为应变；该碳纳米管三维薄膜温度传感器的电阻率可达到10‑3‑10‑5Ω·m。