[发明专利]一种柔性热电偶温度传感器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种柔性热电偶温度传感器及其制备方法，所述柔性热电偶温度传感器由柔性基底、柔性薄膜组装而成。具体包括：将P型薄膜、N型薄膜分别组装在柔性基底的两表面，一端用导电银浆连接作为测温端，另一端分别引出两根导线作为参考端，即得。本发明制备的柔性温度传感器具有结构简单、制备方便、响应速度快、易于操作的特点。

技术领域

本发明属于热电测温材料及其制备领域，特别涉及一种柔性热电偶温度传感器及其制备方法。

背景技术

热电偶温度传感器是由两种不同材质的导体或半导体构成，当测温端的温度和参考端的温度不同时，会在回路中产生一个电动势，即为热电势，不同的温度差对应不同的热电势，从而达到测温的目的。温度传感器在工业、航空航天、智能工程等方面具有广泛的用途。

传统的热电偶温度传感器以刚性导体或半导体材料为测温元件，通过焊接技术将两种材质的导体或半导体焊接在一起。所以，传统温度传感器具有刚性、不易弯折等缺点，在很多复杂的应用环境中难以准确测温，如曲面或不均匀异型面等。而柔性热电偶温度传感器完全弥补了传统热电偶温度传感器的不足之处，且其温度响应快。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种柔性热电偶温度传感器及其制备方法，不同于现有技术(CN106744820A)制备的复合薄膜的分层结构，分层结构中电子优先在CNTs中传输，而不经过金属硫族化合物，所以分层结构对提高材料的热电性能作用不明显。本发明制备的复合薄膜的各组分间均匀分布，构成一个统一整体，可以有效提高薄膜的柔性和电导率；此外，一步成膜，简化了现有技术的成膜步骤。本发明将P型薄膜和N型薄膜组装在柔性基底上得到热电偶温度传感器。

本发明的一种柔性复合材料，所述复合材料包括P型热电薄膜、柔性基底、N型热电薄膜，其中P型热电薄膜、N型热电薄膜分别组装在柔性基底的上下表面。

所述P型热电薄膜为Bi₂Te₃/CNTs；N型热电薄膜为MXene/CNTs；柔性基底为聚酰亚胺薄膜。

本发明的一种柔性复合材料的制备方法，包括：

(1)将Bi₂Te₃纳米片和CNTs分散在去离子水中，得到Bi₂Te₃/CNTs混合分散液，然后真空抽滤成膜，得到复合薄膜，热处理，得到P型热电薄膜Bi₂Te₃/CNTs；

(2)将MXene分散液加入CNTs分散液中，得到MXene/CNTs混合分散液，抽滤，得到N型热电薄膜MXene/CNTs；

(3)将P型热电薄膜和N型热电薄膜分别组装在柔性基底的上下表面，得到柔性复合材料。

所述步骤(1)中混合分散液中Bi₂Te₃和CNTs的质量比为5:1～1:1。

所述步骤(1)中热处理具体为：热处理气氛为Ar气，将复合薄膜放于坩埚中，置于管式炉内，通入Ar气，并升温至400～600℃，气流速度为100～300mL/min，升温速率为3～5℃/min，保温0.5-2h后自然冷却至室温。

所述步骤(2)中CNTs分散液的浓度为0.5～2mg/mL；MXene分散液的浓度为2～8mg/mL。

所述步骤(2)中混合分散液中Mxene和CNTs的质量比为5:1～1:1。

所述步骤(1)、(2)中抽滤压强独立地选自0.06～0.1MPa。

本发明提供一种所述方法制备的柔性复合材料。

本发明提供一种热电偶温度传感器，将所述柔性复合材料中柔性P、N型薄膜的一端用导电银浆连接，另一端分别引出一根导线并固定。