[发明专利]温度传感器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种温度传感器，包括温度传感器探头和数据采集元件，温度传感器探头包括感温碳纳米材料层、导热基体和封装外壳，其中感温碳纳米材料层设置于导热基体上，并封装于封装外壳内部，封装壳体和感温碳纳米材料之间为绝热层，导热基体的至少一部分裸露于封装外壳外部，感温碳纳米材料层中的至少两部分作为电极分别与电路采集元件电连接。本发明还提供了其制备方法：在导热基体的表面修饰感温碳纳米材料层，然后将感温碳纳米材料层的至少两部分与电路采集元件分别进行电连接，再将感温碳纳米材料层封装于封装外壳内部，并在所述感温碳纳米材料层与封装外壳之间填充绝热层，且导热基体的至少一部分裸露于封装外壳外部，形成温度传感器。

技术领域

本发明涉及温度传感器技术领域，尤其涉及一种温度传感器及其制备方法。

背景技术

温度传感器在人体体温计等各种温度检测装置中具有重要应用。温度检测一般分为非接触式的和接触式两种，非接触式如红外测温法测量速度快，但是其精度差，环境因素(蒸汽、尘土、烟雾)对准确度影响较大，并且价格昂贵，并且无法实现连续温度测量。

接触式的温度检测常用电阻温度计、温差电偶、半导体热敏电阻等，这些接触式温度检测是通过传导或对流达到热平衡，从而使温度计的示值表示被测对象的温度。目前接触式温度计达到热平衡所需时间较长(＞1min)，为了实现较为快速的测温需求(10s-1min)，需要在电阻采集板中集成传热平衡模型来预测被测试体温度。由于传热平衡模型无法准确描述被测对象的实际平衡情况，因此测试数据精度较差，并且对数据采集板要求较高。而且在被测对象温度随时间变化的场合，这些测温元件的滞后不能满足测温要求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种温度传感器及其制备方法，制备方法灵活、简便，所制备的温度传感器快速响应温度变化，精度高等特点，可满足实际高精度、高响应速度的温度检测的要求。

在一方面，本发明提供了一种温度传感器，包括温度传感器探头和数据采集元件，所述温度传感器探头包括设置有感温碳纳米材料层的导热基体以及封装外壳，其中所述感温碳纳米材料层封装于所述封装外壳内部，封装外壳和感温碳纳米层之间填充有绝热层，所述导热基体的至少一部分裸露于所述封装外壳外部，所述感温碳纳米材料层中的至少两部分作为电极分别与所述电路采集元件电连接。

进一步地，感温碳纳米材料层涂覆于导热基体表面。

进一步地，导热基体为金属片和/或导热高分子、导热陶瓷。优选地，金属片为铝、铁、钢等金属片；导热高分子为导热橡胶、导热塑料及高分子复合材料等，优选地，导热陶瓷为氧化铍、氧化铝等。

进一步地，导热基体具有导电性时，导热基体和感温碳纳米材料层之间还包括绝缘层。

绝缘层可选择绝缘高分子，如聚酰亚胺、聚酯、聚乙烯、聚丙烯等。绝缘层的厚度优选为5nm-100μm。

进一步地，当导热基体不具有导电性时，如导热橡胶、导热塑料及高分子复合材料，导热基体和感温碳纳米材料层之间则可以不包括绝缘层。

进一步地，感温碳纳米材料层的组成材料为一维碳纳米管、二维石墨烯和二维纳米石墨片层中的一种或上述几种材料的二维/三维堆砌聚集体结构。

进一步地，感温碳纳米材料层的组成材料还可以为可碳化高分子碳化后的结构，碳化后的结构由聚酰亚胺、聚丙烯腈、木质素和纤维素中的一种或几种碳化后得来。可碳化高分子可以是合成高分子，也可以是天然高分子。当感温碳纳米材料层为可碳化高分子碳化后的结构，且导热基体具有导电性时，可以不预先在导热基体表面进行绝缘层的修饰，控制导热基体表面的可碳化高分子被碳化的厚度，使得导热基体与可碳化高分子之间留有未碳化部分即可，未碳化部分即可充当绝缘层。

进一步地，聚酰亚胺由聚酰胺酸热处理后得到。