[发明专利]金属In填充MgO纳米管及其制造方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于纳米管制备领域，具体涉及一种金属In填充MgO纳米管的制造方法及其作为温度控制器件的应用。 

背景技术

众所周知，温度测控是科研和生产等领域的基础工作之一，温度传感器广泛应用于各种行业。应用对象包括电源、开关、UPS、变电站、配电柜、机床、锅炉、管道、电缆、液体、气体、仓库、温室、大坝、墙体、火灾报警器、生物芯片和计算机微处理器(CPU)等环境。这些温度传感器的关键部位-温度感知和测控核心，将在电子元器件变小或者测控区域环境微型化时下有必要变小。比如说，例如磁性材料NdFeB做成的器件，NdFeB的居里温度为320℃，如果温度高于居里温度，即使温度下降了，其磁性也可能消失，影响器件的使用寿命，若加入一个温度开关的电路保护，则能大大延长器件的使用寿命。还有CPU每1.5年缩小一半，运行越来越快，单位尺寸上热耗不断增大。为实行芯片微区域的温度控制和过热保护，提高CPU运行稳定性和安全性，需要微型温度传感器。 

金属In填充MgO纳米管温度控制器件具有体积小、吸热快、响应快的显著优点，可以提高微器件工作的稳定性和安全性，而且其制作工艺简单，便于大规模生产。 

因此，找到一种金属In填充MgO纳米管温度控制器件的最佳设计和制作方法，减小金属In填充MgO纳米管温度控制器件的体积，提高金属In填充MgO纳米管温度控制器件的响应速度，这是非常重要的。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供一种满足应用要求的金属In填充MgO纳米管温度控制器件的设计及其制造方法。 

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案： 

(1)按一定比例分别称取In₂O₃粉与Mg粉，均匀混合。 

(2)将混合粉末放入进石墨坩埚中，再将其放进垂直射频感应炉，并抽真空至10^-3Pa； 

(3)向感应炉中充入载气，载气是纯度为99.999％的N₂，感应炉上端通气气流速度为400～600cm³，下端通气气流速度为100～300cm³。并设定加热温度为1400℃，进行加热， 

(4)加热一段时间后，关闭垂直射频感应炉并停止载气冲入，待炉内温度降至室温后取出石墨坩埚，即获得金属In填充MgO纳米管粉末； 

本发明提供的金属In填充MgO纳米管温度控制器件，其主要由大量的In填充MgO纳米管压制而成，在温度为150℃的时候，该器件中的电流将会达到最小值，通过检测电流，从而达到温度控制的目的。 

本发明提供的高电导率透明金属型单壁纳米碳管薄膜，由基于化学气相沉积的一步法制得，其步骤包括大量金属In填充MgO纳米管的制备以及压片。 

本发明与现有技术相比具有以下主要的优点：制作工艺简单、成本低和适合大规模应用等。用金属In填充MgO纳米管温度控制器件对磁性材料NdFeB做成的器件进行温度控制，可以保护器件处于工作温度范围之内，提高器件的使用寿命。 

附图说明

图1.In填充MgO纳米管结构的生长过程简易图。 

图2.制备In填充MgO纳米管样品所用的射频感应炉的简易图。 

图3.是采用化学汽相沉积的一步法工艺制备的金属In填充MgO纳米管的透射电子显微镜图。 

图4.(a)不同温度下，In填充MgO纳米管压片的电流-电压曲线。(b)In填充MgO纳米管压片的电阻与温度的关系。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。 

一种通过一步法工艺低成本制造金属In填充MgO纳米管的方法，采用以In₂O₃粉和Mg粉的化学气相沉积工艺。其主要由垂直的射频感应炉制备出来的。射频感应炉的示意图如图2所示，由射频电源、真空系统、通气系统、加热系统和循环水系统等主要部分组成。系统的最外层围绕着加热的铜线圈，用来形成 电涡流，以此来加热样品。由于石墨的导电导热性能很好，可以保证在十分钟的时间内，使反应区的温度达到1400℃。因此，石英管腔中的加热元件主要由石墨罩、石墨毡、石墨烟筒和石墨坩埚等组成，这是加热区的核心。药品按不同配比放入石墨坩埚中。石英管腔的上下各有一进气口，可以从上下两个方向通入反应气体或者保护气体，下面有一出气口，用来排除尾气。其具体步骤包括：