Sensor de temperatura flexible con alta sensibilidad

Revista internacional de fabricación extrema

imagen: El sustrato de manta de aerogel con sensor de temperatura de termopar flexible preparado tiene un buen rango de medición de temperatura, capaz de un funcionamiento estable a largo plazo en el rango de temperatura de -30 ℃ ~ 700 ℃ y medición instantánea en el rango de temperatura de -196 ℃ ~ 1200 ℃ . El sensor de temperatura flexible preparado tiene ventajas de medición de temperatura absoluta en comparación con otros sensores de temperatura flexibles del mismo tipo. El sensor de temperatura de termopar flexible no solo hereda las ventajas del sensor flexible, como ser conectable, adaptable y fácil de conectar, sino que también supera los defectos del sensor flexible que es difícil de soportar a altas temperaturas.ver más

Crédito: Por Zhaojun Liu, Bian Tian, ​​​​Zhuangde Jiang, Shuimin Li, Jiaming Lei, Zhongkai Zhang, Jiangjiang Liu, Peng Shi y Qijing Lin.

Como parámetro físico importante que caracteriza el estado y las propiedades de un objeto, la temperatura juega un papel muy importante en nuestra vida de producción. Los sensores de temperatura flexibles de película delgada, con sus ventajas de poder deformarse, fáciles de colocar, delgados y livianos, han recibido mucha atención e investigación, y se han llevado a cabo investigaciones sistemáticas en las áreas de medición de temperatura corporal humana y uso diario. medición de temperatura

Sin embargo, los sensores de temperatura de película delgada flexible existentes están limitados por el sustrato flexible, los materiales sensibles a la temperatura y otras restricciones, por lo tanto, es difícil lograr la medición de temperatura en el campo de alta temperatura. Los medios de medición de temperatura de alta temperatura existentes están limitados por el gran tamaño del dispositivo, la necesidad de destruir la estructura, destruir el campo de flujo de aire, sujeto a interferencia ambiental, etc., es difícil lograr un monitoreo de temperatura en tiempo real no destructivo del campo de temperatura Por lo tanto, merece nuestra atención cómo garantizar las ventajas de los sensores flexibles de película delgada en función de su aplicación en entornos de alta temperatura.

Recientemente, el profesor Bian Tian, ​​Zhuangde Jiang y su equipo de colaboración del Instituto de Ingeniería de Precisión, Escuela de Ingeniería Mecánica, Universidad Xi'an Jiaotong han propuesto un concepto de diseño del sensor de temperatura de termopar flexible basado en sustrato de fieltro de aerogel, utilizando tecnología de serigrafía. para preparar sensores de temperatura con óxido de indio y óxido de indio y estaño como capas sensibles a la temperatura. Dado que se eligen esteras de aerogel con un amplio rango de temperatura como sustrato flexible para el sensor de temperatura, es difícil realizar la deposición y funcionalización de película delgada mediante el proceso de recubrimiento convencional debido a su superficie irregular y rugosidad. Por lo tanto, en la fabricación de este sensor de temperatura flexible, se utilizó una técnica de serigrafía para preparar una película gruesa para superar las dificultades anteriores.

En la práctica, el aglutinante orgánico se mezcla con polvo funcional para completar la configuración de suspensión, y luego el exceso de materia orgánica se elimina de la película mediante un tratamiento térmico a alta temperatura. Al mismo tiempo, para diferentes superficies de aplicación, la superficie curva de la película se prepara en función de las ventajas de los materiales flexibles deformables y adaptables. Los sensores de temperatura flexibles preparados se pueden unir a diferentes superficies curvas, como cuchillas. También tiene las ventajas de ser ultrafino y ultraligero.

El equipo ha realizado varias pruebas prácticas y de laboratorio en los sensores de temperatura flexibles preparados. Estos incluyen la medición en tiempo real de la temperatura de la llama del chorro de cola de un pequeño motor de turbina, el control transitorio de la temperatura del vapor de agua durante una explosión física, el control en tiempo real del proceso de fusión del metal en un crisol, etc. Los sensores muestran una gran potencial para aplicaciones en aeroespacial, metalurgia del acero y otros campos. El equipo también espera que el sensor flexible preparado pueda optimizarse aún más para lograr la medición de la temperatura en la superficie de las palas de la turbina, la piel humana y otras áreas grandes.

El profesor Bian Tian, ​​uno de los investigadores principales, comentó: "Es sorprendente y gratificante optimizar el sensor de temperatura flexible existente y aumentar considerablemente el rango de temperatura. Pero este trabajo acaba de comenzar, y aún quedan muchas mejoras y optimizaciones por hacer. en la estabilidad y precisión de la medición de temperatura".

El Dr. Zhaojun Liu es el primero en transferir el método de proceso de preparación existente aplicado a sensores de temperatura flexibles convencionales a sensores de temperatura flexibles de alta temperatura. Para el sustrato flexible real y el entorno de aplicación, optimizó y mejoró el proceso de preparación. Realizó con éxito la detección de temperatura del sensor de temperatura flexible bajo carga de alta temperatura, como el horno de mufla y el láser de alta potencia. Este novedoso sensor de temperatura flexible supone un gran avance con respecto a las aplicaciones de sensores flexibles tradicionales y abre la puerta a escenarios de aplicaciones de campo de alta temperatura.

El Dr. Jiangjiang Liu dijo: "Este es un logro histórico y es solo el comienzo. Sobre la base del diseño y la preparación exitosos del sensor flexible de alta temperatura, proporcionará una buena referencia para otros tipos de sensores flexibles, como sensores flexibles Sensor de presión y sensor de flujo térmico flexible, y esperamos lograr el diseño altamente integrado y la preparación del sensor flexible de alta temperatura en el futuro".

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Revista internacional de fabricación extrema

10.1088/2631-7990/aca44d

Sensor de temperatura flexible con alta sensibilidad que va desde la temperatura del nitrógeno líquido hasta 1200 °C

29-nov-2022

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