Capteur de température flexible à haute sensibilité

Journal international de la fabrication extrême

image: Le substrat de couverture d'aérogel de capteur de température de thermocouple flexible préparé a une bonne plage de mesure de température, capable d'un fonctionnement stable à long terme dans la plage de température de -30 ℃ ~ 700 ℃ et d'une mesure instantanée dans la plage de température de -196 ℃ ~ 1200 ℃ . Le capteur de température flexible préparé présente des avantages de mesure de température absolue par rapport à d'autres capteurs de température flexibles du même type. Le capteur de température à thermocouple flexible hérite non seulement des avantages du capteur flexible tels qu'être attachable, conformable et facile à attacher, mais surmonte également les défauts du capteur flexible qui est difficile à supporter à haute température.Voir plus

Crédit : Par Zhaojun Liu, Bian Tian, ​​​​Zhuangde Jiang, Shuimin Li, Jiaming Lei, Zhongkai Zhang, Jiangjiang Liu, Peng Shi et Qijing Lin.

En tant que paramètre physique important qui caractérise l'état et les propriétés d'un objet, la température joue un rôle très important dans notre vie de production. Les capteurs de température flexibles à couche mince, avec leurs avantages de pouvoir se déformer, faciles à fixer, minces et légers, ont fait l'objet de beaucoup d'attention et de recherches, et des recherches systématiques ont été menées dans les domaines de la mesure de la température du corps humain et du quotidien. mesure de température.

Cependant, les capteurs de température à couches minces flexibles existants sont limités par le substrat flexible, les matériaux sensibles à la température et d'autres restrictions, par conséquent, il est difficile de réaliser la mesure de température dans le domaine à haute température. Les moyens de mesure de température à haute température existants sont limités par la grande taille de l'appareil, la nécessité de détruire la structure, de détruire le champ d'écoulement d'air, de subir des interférences environnementales, etc., il est difficile de réaliser une surveillance non destructive en temps réel de la température du champ de température. Par conséquent, comment garantir les avantages des capteurs flexibles à couche mince en fonction de leur application dans des environnements à haute température mérite notre attention.

Récemment, le professeur Bian Tian, ​​Zhuangde Jiang et son équipe de collaboration de l'Institut d'ingénierie de précision, École de génie mécanique, Université Xi'an Jiaotong ont proposé un concept de conception du capteur de température à thermocouple flexible basé sur un substrat en feutre d'aérogel, utilisant la technologie de sérigraphie pour préparer des capteurs de température avec de l'oxyde d'indium et de l'oxyde d'indium et d'étain comme couches sensibles à la température. Étant donné que des tapis d'aérogel avec une large plage de températures sont choisis comme substrat flexible pour le capteur de température, il est difficile de réaliser le dépôt et la fonctionnalisation de couches minces par le procédé de revêtement conventionnel en raison de sa surface inégale et de sa rugosité. Par conséquent, dans la fabrication de ce capteur de température flexible, une technique de sérigraphie a été utilisée pour préparer un film épais afin de surmonter les difficultés ci-dessus.

En pratique, le liant organique est mélangé avec de la poudre fonctionnelle pour compléter la configuration de la bouillie, puis la matière organique en excès est éliminée du film en utilisant un traitement thermique à haute température. En même temps, pour différentes surfaces d'application, la surface incurvée du film est préparée sur la base des avantages des matériaux souples déformables et conformables. Les capteurs de température flexibles préparés peuvent être fixés à différentes surfaces courbes, telles que des lames. Il a également les avantages d'être ultra-fin et ultra-léger.

L'équipe a effectué divers tests en laboratoire et pratiques sur les capteurs de température flexibles préparés. Il s'agit notamment de la mesure en temps réel de la température de la flamme du jet arrière d'un petit moteur à turbine, de la surveillance transitoire de la température de la vapeur d'eau lors d'une explosion physique, de la surveillance en temps réel du processus de fusion du métal dans un creuset, etc. Les capteurs montrent une grande potentiel d'applications dans l'aérospatiale, la métallurgie de l'acier et d'autres domaines. L'équipe s'attend également à ce que le capteur flexible préparé puisse être encore optimisé pour mesurer la température à la surface des aubes de turbine, de la peau humaine et d'autres grandes surfaces.

Le professeur Bian Tian, ​​l'un des principaux chercheurs, a commenté : « Il est surprenant et gratifiant d'optimiser le capteur de température flexible existant et d'augmenter considérablement la plage de température. Mais ce travail ne fait que commencer, et il reste encore de nombreuses améliorations et optimisations à apporter. dans la stabilité et la précision de la mesure de la température."

Le Dr Zhaojun Liu est le premier à transférer la méthode de processus de préparation existante appliquée aux capteurs de température flexibles conventionnels vers des capteurs de température flexibles à haute température. Pour le substrat flexible et l'environnement d'application réels, il a optimisé et amélioré le processus de préparation. Il a réalisé avec succès la détection de température d'un capteur de température flexible sous une charge à haute température telle qu'un four à moufle et un laser haute puissance. Ce nouveau capteur de température flexible fait une percée par rapport aux applications de capteur flexible traditionnelles et ouvre la porte à des scénarios d'application sur le terrain à haute température.

Le Dr Jiangjiang Liu a déclaré : « Il s'agit d'une réalisation historique et ce n'est que le début. Sur la base de la conception et de la préparation réussies d'un capteur flexible à haute température, il fournira une bonne référence pour d'autres types de capteurs flexibles, tels que les capteurs flexibles. capteur de pression et capteur de débit thermique flexible, et j'espère parvenir à la conception et à la préparation hautement intégrées d'un capteur flexible haute température à l'avenir."

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10.1088/2631-7990/aca44d

Capteur de température flexible à haute sensibilité allant de la température de l'azote liquide à 1200 °C

29-Nov-2022

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