[发明专利]一种石墨烯掺杂聚合物温度传感器的制作方法

说明书

本发明提出一种石墨烯掺杂聚合物温度传感器的制作方法，包括以下步骤：A：制备GNPs/PDMS纳米复合溶液(石墨烯‑聚二甲基硅氧烷纳米复合溶液)，将GNPs/PDMS纳米复合溶液倒入模板中；B：对模板内的GNPs/PDMS纳米复合溶液进行除气泡处理，将模板置于烘箱内加热固化；C：将烘烤后的模板取出，并冷却至室温后，取出模板内制成的薄膜；D：检测薄膜在不同温度下的电阻值，薄膜数据检测合格后即为温度传感器。在本申请中,制备步骤简单，不需要复杂设备，成本低；可以实现通过用少量石墨烯就可以获得测量精度达到0.01级的温度传感器的功能；实现一种较好的柔性和可重复性的基体温度传感器的制造，制作出的石墨烯掺杂聚合物温度传感器能承受的温度范围为PDMS可承受的温度范围。

技术领域

本发明涉及温度传感器制作技术领域，尤其涉及一种石墨烯掺杂聚合物温度传感器的制作方法。

背景技术

温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。本专利是利用电阻传感，普通电阻传感是金属随着温度变化，其阻值也发生变化。对于不同金属来说，温度每变化一度，电阻值变化是不同的，而电阻值又可以直接作为输出信号。电阻共有两种变化类型，分为正温度系数和负温度系数。正温度系数是随着温度的升高阻值增加，温度的降低阻值减小；负温度系数是随着温度的升高阻值减小，温度的降低阻值增加。

聚二甲基硅氧烷(PDMS)是一种高分子有机硅化合物，它能表现出良好的弹性、低的玻璃化温度、低表面能、高透气性、极佳的绝缘体、化学性能稳定和热稳定性。其成本低、使用简单，作为使用最普遍的有机聚合物材料。液态下的PDMS是一种粘稠性的液体，叫做硅油。而固化后的PDMS是一种透明的具有弹性的硅胶，具有疏水、防水和惰性等特点。制作方便简单且耗时短，成本低，透明度高，可适性强，在常温下就能与多种材质粘合。同时具有低的杨氏模量，所以结构具有高弹性。

石墨烯(GNPs)作为一种理想的二维结构，具有高导电性、优越的柔韧性、较大的表面积和较强的机械强度。相比较金属材料的传感器，碳纳米材料的温度传感器具有相容性和低铸量的潜力。迄今为止，在制备基于石墨烯的柔性传感器时，通常选择并考虑将石墨烯掺入弹性体基体中，将石墨烯优异的特性与弹性体基体的柔韧性和延展性相结合的方法，在柔性模板上制备高灵敏度温度传感器。此外，在精细支撑层上组装的不同石墨烯纳米结构已经在柔性模板上复合，以获得柔性传感器，在此过程中，复杂的制造工艺需要改进。柔性压阻传感器可以通过将导电且结构上有利的纳米材料与弹性材料相结合来实现具有可接受温度性能的纳米复合材料。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种石墨烯掺杂聚合物温度传感器的制作方法，可以实现一种柔性基体的传感器的制造，传感器测量的温度范围为PDMS可承受的温度范围，即-40摄氏度至200摄氏度；用少量(1％～2％)石墨烯即可达到0.01级的测量精度，降低成本。

为了实现上述目的，本发明提出一种石墨烯掺杂聚合物温度传感器的制作方法，包括以下步骤：

A：制备GNPs/PDMS纳米复合溶液(石墨烯-聚二甲基硅氧烷纳米复合溶液)，将所述GNPs/PDMS纳米复合溶液倒入模板中；

B：对所述模板内的所述GNPs/PDMS纳米复合溶液进行除气泡处理，将所述模板置于烘箱内加热固化；

C：将烘烤后的模板取出，并冷却至室温后，取出所述模板内制成的薄膜；

D：检测所述薄膜在不同温度下的电阻值，所述薄膜数据检测合格后即为温度传感器。

进一步地，在所述的石墨烯掺杂聚合物温度传感器的制作方法中，步骤A中，所述GNPs/PDMS纳米复合溶液的制备步骤如下：

a：将PDMS(聚二甲基硅氧烷)溶液倒入容器中；