一种自带温度补偿功能的应变传感器及应变传感器复合材料制造技术

一种自带温度补偿功能的应变传感器复合材料，该复合材料由正温度系数材料和负温度系数材料复合而成。正温度系数材料作为应变材料，负温度系数材料作为温度补偿材料。该复合材料的制备方法是：采用3～40um的片状导电颗粒，将片状导电颗粒和树脂混合后形成片状鳞片结构，片状导电颗粒大致成平行排列，片状导电颗粒之间由树脂填充。复合材料的制备方法还包括：采用0.01～5um的球状颗粒材料，将球状颗粒材料进一步与片状导电颗粒和树脂混合。正温度系数材料包含碳粉颗粒、半导体陶瓷颗粒、银粉、铜粉、合金材料粉末、金属铝或银或金和碳粉包裹混合粉末。负温度系数材料包含碳纳米管、改性合金粉末或合金陶瓷粉末。

【技术实现步骤摘要】
一种自带温度补偿功能的应变传感器及应变传感器复合材料
本专利技术属于应变传感器
，特别涉及一种自带温度补偿功能的应变传感器及应变传感器复合材料。
技术介绍
现有的应变传感器的温度漂移特征是目前产品无法解决的问题，绝大多数应用时要通过电桥或者复杂软件算法进行温度补偿，使外围电路复杂化，器件成本提高。
技术实现思路
本专利技术提供一种自带温度补偿功能的应变传感器及应变传感器复合材料。一种自带温度补偿功能的应变传感器，采用复合材料制作所述的应变传感器，该复合材料是由正温度系数材料和负温度系数材料复合而成。一种自带温度补偿功能的应变传感器复合材料，该复合材料由正温度系数材料和负温度系数材料复合而成。正温度系数材料作为应变材料，负温度系数材料作为温度补偿材料。正温度系数材料作为温度补偿材料，负温度系数材料作为应变材料。该复合材料的制备方法是：采用3～40um的片状导电颗粒，将片状导电颗粒和树脂混合后形成片状鳞片结构，片状导电颗粒大致成平行排列，片状导电颗粒之间由树脂填充。复合材料的制备方法还包括：采用0.01～5um的球状颗粒材料，将球状颗粒材料进一步与片状导电颗粒和树脂混合。正温度系数材料包含碳粉颗粒、半导体陶瓷颗粒、银粉、铜粉、、合金材料粉末、金属铝或银或金和碳粉包裹混合粉末。正温度系数材料还添加有：BaTio2、SrTio2或PbTio2烧结陶瓷粉碎后的粉体。添加的材料中还包含掺入微量的Nb、Ta、Bi、Sb、Y和/或La氧化物，掺入微量的Nb、Ta、Bi、Sb、Y和/或La氧化物。负温度系数材料包含碳纳米管、改性合金粉末或合金陶瓷粉末。负温度系数材料还添加包含用锰、铜、硅、钴、铁、镍或锌中两种或两种以上的金属氧化物进行充分混合、成型、烧结工艺而成的半导体陶瓷粉碎后的粉体；包含碳化硅、硒化锡或氮化钽结晶体粉碎粉末。该复合材料中正、负温度系数材料的配比工艺包括：将单类别正温度系数导电颗粒和对应匹配的负温度系数导电颗粒材料分别按照相同的标准比例和树脂混合，使用相同的工艺制作实验油墨块，产生同样的油墨长宽尺寸和厚度，使用相同的温度固化油墨；在实验块两端制作电极，用于测量电阻；分别测试在-30摄氏度～90摄氏度范围内的电阻变化曲线，得到正温度系数材料温度/电阻曲线和负温度系数材料温度/电阻曲线，计算相对应的斜率值K正、K负通过斜率相对系数A＝K正/K负，计算两类材料的相对比例；所述的配比工艺用于平衡复合材料在-40摄氏度～100摄氏度环境温度下的温度漂移。根据配比，正、负温度系数材料按调配好的比例混合，再加入树脂材料(环氧树脂，丙烯酸树脂中的一种或2种)、稀释剂、固化剂、消泡剂，经过砂磨、混炼、搅拌得到浆料，粘度控制到1000～50000。本传感器材料通过配方和材料颗粒形态调整，即达到应变传感器的功能要求，又可以调节其温度系数尽可能为零，可以大幅度提高传感器的性能。附图说明图1是本专利技术实施例中复合材料混合结构示意图。1——片状导电颗粒；2——球状导电颗粒；3——树脂；4——基体。图2是本专利技术实施例中正温度系数浆料配方A粒径分布图。图3是本专利技术实施例中负温度系数浆料配方B粒径分布图。图4是本专利技术实施例中正温度系数浆料配方A温度特征图。图5是本专利技术实施例中正温度系数浆料配方B温度特征图。具体实施方式本传感器材料包含主要成分含有两类导电材料复合而成。其中一类是正温度系数材料，另一类是负温度系数的材料。通过调节两种材料的配比关系，使用这种材料制成的传感器可以在温度变化过程中，正温度系数材料产生的电阻变大量被负温度系数材料的电阻变小量抵消。使得温度变化时传感器的输出信号没有变化或者变化减小。而应变时产生的信号输出不会受到影响。同时，本传感器材料的主要功能是应变传感器材料，配方中选用的两类导电材料中，只有一种是有应变电阻变化的效应，另外一种只有反向的温度系数，没有应变电阻变化效应。本传感器材料可以分为两类浆料配方，第一类：其中应变材料为正温度系数材料，补偿温度系数的材料为负温度系数材料。正温度系数材料既对温度敏感也对应变敏感，负温度系数材料对温度敏感对应变不敏感。第二类：其中应变材料为负温度系数材料，补偿温度系数的材料为正温度系数材料。负温度系数材料既对温度敏感也对应变敏感，正温度系数材料对温度敏感对应变不敏感。本传感器材料配方中有应变效应材料颗粒采用3～40um的片状导电颗粒(1)，导电颗粒半径分布以15um为中心，最小片径3um，最大片径40um；导电颗粒的厚度范围：10nm～200nm。通过有规律的单方向印刷或刮刀涂敷，或点胶，或滚涂，使导电颗粒按单方向有序排列，并形成一定厚度的油墨层，可以是0.5～5000um厚度的油墨层，调节不同的油膜厚度可以形成不同的灵敏度；导电颗粒和树脂混合干燥后后形成片状鳞片结构，片状导电颗粒大致成平行排列，导电颗粒之间由树脂填充，由于隧穿效应，在有电压加载时，电子可以在片状导电颗粒间跃迁，跃迁穿过不导电的树脂，当材料形变时，导电颗粒之间的树脂形变，颗粒之间的距离变化，电子跃迁的难易度变化，即形成电阻变化。本传感器材料非应变材料(用于平衡温度漂移的材料)采用0.01～5um的球状导电颗粒(2)材料，可以防止应变时的材料电阻发生变化，同时当温度发生变化时会产生平衡温度变化的电阻变化。本传感器材料包含两种浆料配方中，其正温度系数应力敏感材料包含碳粉颗粒，半导体陶瓷颗粒，银粉，铜粉，各种合金材料粉末，金属铝或银或金和碳粉包裹混合粉末，正温度系数添加材料包含BaTio2,SrTio2,PbTio2等烧结陶瓷(还包含掺入微量的Nb、Ta、Bi、Sb、Y、La等氧化物，掺入微量的Nb、Ta、Bi、Sb、Y、La等氧化物)粉碎后的粉体。本传感器材料包含两种浆料配方中，其负温度系数应力敏感材料包含碳纳米管，改性合金粉末，合金陶瓷粉末；负温度系数添加材料包含用锰、铜、硅、钴、铁、镍、锌等两种或两种以上的金属氧化物进行充分混合、成型、烧结等工艺而成的半导体陶瓷粉碎后的粉体；碳化硅、硒化锡、氮化钽等结晶体粉碎粉末。本传感器材料配方设计时，还包含一种计算平衡正负温度系数之间配比的算法和配方动态调配工艺，用于平衡-30摄氏度～90摄氏度环境温度下的温度漂移。实施方法是：将单类别正温度系数导电颗粒和对应匹配的负温度系数导电颗粒材料分别按照相同的标准比例和树脂混合，使用相同的工艺制作实验油墨块，产生同样的油墨长宽尺寸和厚度，使用相同的温度固化油墨。实验块两端制作电极，用于测量电阻。分别测试在-30摄氏度～90摄氏度范围内，的电阻变化曲线，可以得到正温度系数材料温度/电阻曲线和负温度系数材料温度/电阻曲线，计算相对应的斜率值K正、K负通过斜率相对系数A＝K正/K负，可以计算两类材料的相对比例。本传感器材料制造工艺由正温度系数材料粉末和负温度系数材料粉末按配比算法调配好的比例混合，再加入树脂材料(环氧树脂，丙烯酸树脂中的一种或2种)(根据电阻需要，设定树脂的比例)、稀释剂，固化剂，消泡剂，经过砂磨，混炼，搅拌得到浆料，粘度控制到1000～50000。工艺说明及实施案例起到应变效应的正温度系数浆料配方A：起到温度系数补偿作用的负温度系数浆料配方B：工艺步骤：称重：将A、B配方中的各个组成成分分别进行称重，按着重量比备料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自带温度补偿功能的应变传感器，其特征在于，采用复合材料制作所述的应变传感器，该复合材料是由正温度系数材料和负温度系数材料复合而成。

【技术特征摘要】
1.一种自带温度补偿功能的应变传感器，其特征在于，采用复合材料制作所述的应变传感器，该复合材料是由正温度系数材料和负温度系数材料复合而成。2.一种自带温度补偿功能的应变传感器复合材料，其特征在于，该复合材料由正温度系数材料和负温度系数材料复合而成。3.如权利要求2所述的自带温度补偿功能的应变传感器复合材料，其特征在于，正温度系数材料作为应变材料，负温度系数材料作为温度补偿材料。4.如权利要求2所述的自带温度补偿功能的应变传感器复合材料，其特征在于，正温度系数材料作为温度补偿材料，负温度系数材料作为应变材料。5.如权利要求3或4所述的自带温度补偿功能的应变传感器复合材料，其特征在于，该复合材料的制备方法是：采用3～40um的片状导电颗粒，将片状导电颗粒和树脂混合后形成片状鳞片结构，片状导电颗粒大致成平行排列，片状导电颗粒之间由树脂填充。6.如权利要求5所述的自带温度补偿功能的应变传感器复合材料，其特征在于，复合材料的制备方法还包括：采用0.01～5um的球状颗粒材料，将球状颗粒材料进一步与片状导电颗粒和树脂混合。7.如权利要求2所述的自带温度补偿功能的应变传感器复合材料，其特征在于，正温度系数材料包含碳粉颗粒、半导体陶瓷颗粒、银粉、铜粉、、合金材料粉末、金属铝或银或金和碳粉包裹混合粉末。8.如权利要求7所述的自带温度补偿功能的应变传感器复合材料，其特征在于，正温度系数材料还添加有：BaTio2、SrTio2或PbTio2烧结陶瓷粉碎后的粉体。9.如权利要求8所述的自带温度补偿功能的应变传感器复合材料，其特征在于，添加的材料中还包含掺入微量的N...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨飞，
申请(专利权)人：上海敏传智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31