[发明专利]一种基于氧化镍的宽温域高精度温度传感器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于氧化镍的宽温域高精度温度传感器及其制备方法，通过以氧化镍粉末、成膜剂、表面活性剂和溶剂进行适当配比制成氧化镍浆料，再将所述氧化镍浆料涂敷于基底上制成温度敏感层，之后在所述温度敏感层上制备电极，PDMS封装后，制得温度传感器；通过将高度分散的氧化镍浆料热固化成膜，使得所述温度传感器在宽温域内能够保持良好的稳定性和机械性能；再者，由于氧化镍拥有良好的负温度电阻效应，从而保证所述温度传感器具有高精度测温性能；本发明所述温度传感器能够实现150K‑470K的宽温域范围，同时兼具0.05K温差测量精度和超过5000K的热敏常数。所述温度传感器具有较好的柔韧性、机械强度和稳定性。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种基于氧化镍的宽温域高精度温度传感器及其制备方法。

背景技术

温度是表征物体冷热程度的物理量，在生活中有着非常重要的作用。随着物联网和智能设备的快速发展，温度传感器变得越来越不可或缺。氧化镍由于其出色的负温度电阻特性，在温度传感器方面有着较多的研究。但是目前所报道的氧化镍浆料组成对于其成膜性、应用范围和温度测试区间有着较大的局限性。现有文献(ACSAppl.Mater.Interfaces 2013，5，12954)公开了使用二乙二醇、去离子水和氧化镍配成水系浆料，并使用气溶胶喷射印刷的方式得到了温度传感器，热敏常数为4300K。该浆料存在着成膜性、机械性能和粘附性差的问题。现有文献(Adv.Mater.2020，32，1905527)公开了使用异戊醇、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯吡咯烷酮和氧化镍通过超声分散得到浆料，刮涂在柔性基底上常温干燥后得到温度传感器，该体系成膜性有较大提升，但是机械性能和粘附性较差；同时由于聚乙烯吡咯烷酮的熔点为130℃，通过该方法制备得到温度传感器的测温区间局限在25℃-75℃之间，在高温下由于聚乙烯吡咯烷酮融化导致温度传感器无法工作。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种宽温域高精度温度传感器及其制备方法。本发明所述温度传感器，实现150K-470K的宽温域范围，同时兼具0.05K温差测量精度和超过5000K的热敏常数。并且本发明所述温度传感器具有较好的柔韧性、机械强度和稳定性。

本发明所采用的技术方案为：

一种基于氧化镍的宽温域高精度温度传感器的制备方法，包括如下步骤：

(1)浆料配制：

分别称取氧化镍粉末、成膜剂、表面活性剂和溶剂，经超声分散后，得到氧化镍浆料；

(2)温度敏感层制备：

取基底，先进行预处理，再将所述氧化镍浆料均匀涂敷于所述基底上，加热固化后，制得温度敏感层；

(3)叉指电极的制备

在步骤(2)所述温度敏感层的上面制备电极；

(4)PDMS封装

将PDMS旋涂在步骤(3)所得电极的上面，固化后，即得所述温度传感器。

所述成膜剂为聚酰亚胺溶液、乙基纤维素、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种的组合。

所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠中的一种或两种的组合。

所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的一种或两种的组合。

氧化镍与成膜剂的质量之比为0.1-0.9:1；氧化镍与表面活性剂的质量之比为1:0-0.1；氧化镍与溶剂的质量比为1:0.5-5。

步骤(2)中，所述基底为刚性基底或柔性基底；