【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及功能材料，尤其涉及一种温度自补偿应变传感器敏感层复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、现有的应变传感器为解决温度变化带来的扰动，通常采用辅助电路进行温度补偿，最常用的为惠斯通电桥电路。该方法使用两个相同材料的应变计，一个作为工作应变计，安装于被测试件表面，另一个作为补偿应变计，不承受应变，电阻值仅随温度发生变化。在工作过程中，把工作应变计和补偿应变计接入电桥相邻臂上，二者处于同一温度场。当测试件不受应变时，调整电桥参数，使电桥输出电压为零；当测试件承受应变时，补偿应变计可对温度变化带来的电阻变化进行抵消，使电桥输出电压值只与应变有关，与温度无关。现有方案中，电桥电路中的补偿应变计可设计于应变计的外部电路，也可对应变计进行结构设计，使应变计本身具备工作应变计和补偿应变计，简化外部电路。对于现有的使用辅助电路进行应变计温度补偿的方法，若使用外部电路，会使传感器电路复杂化，且固定补偿应变计存在困难；若设计应变计结构本身具备补偿应变计，将增加传感器制造难度，且增大了传感器尺寸和厚度，无法制备于狭窄的空间。这都使得应变传感器系统复杂，器件成本提高。
2、因此，提供一种本身具备温度补偿功能的复合材料，使其制备的应变传感器既无需使用外部电路，也无需改变应变传感器尺寸和结构，成为本领域亟需解决的难题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种温度自补偿应变传感器敏感层复合材料及其制备方法。利用本专利技术提供的温度自补偿应变传感器敏感层复合材料制备的温度自补偿应变传感
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种温度自补偿应变传感器敏感层复合材料，由包括如下质量百分比的原料制备得到：金属纳米颗粒25～35％，绝缘氧化物纳米颗粒2～3％，分散剂0.1～0.5％和余量溶剂；
4、所述金属纳米颗粒的电阻温度系数为正温度系数；
5、所述绝缘氧化物纳米颗粒包括氧化铝纳米颗粒、氧化硅纳米颗粒、氧化锆纳米颗粒或氧化铬纳米颗粒。
6、优选地，所述金属纳米颗粒与绝缘氧化物纳米颗粒的质量之比为(8.33～17.5)：1。
7、优选地，所述绝缘氧化物纳米颗粒的粒径为5～10nm。
8、优选地，所述金属纳米颗粒包括金纳米颗粒、银纳米颗粒或铜纳米颗粒。
9、优选地，所述金属纳米颗粒的粒径为50～100nm。
10、优选地，所述金属纳米颗粒和绝缘氧化物纳米颗粒的形貌均为球状。
11、优选地，所述分散剂包括聚乙烯吡咯烷酮。
12、优选地，所述溶剂包括乙二醇或三乙二醇单甲醚。
13、本专利技术还提供了上述技术方案所述温度自补偿应变传感器敏感层复合材料的制备方法，包括以下步骤：
14、(1)将金属纳米颗粒、绝缘氧化物纳米颗粒、分散剂和溶剂混合后进行超声处理，得到浆料；
15、(2)将所述步骤(1)得到的浆料进行固化，得到温度自补偿应变传感器敏感层复合材料。
16、优选地，所述步骤(2)中固化的方法为：在140～160℃的温度下烧结1.5～2.5h。
17、本专利技术提供了一种温度自补偿应变传感器敏感层复合材料，由包括如下质量百分比的原料制备而成：金属纳米颗粒25～35％，绝缘氧化物纳米颗粒2～3％，分散剂0.1～0.5％和余量溶剂；所述金属纳米颗粒的电阻温度系数为正温度系数；所述绝缘氧化物纳米颗粒包括氧化铝纳米颗粒、氧化硅纳米颗粒、氧化锆纳米颗粒或氧化铬纳米颗粒。本申请通过控制金属纳米颗粒和绝缘氧化物纳米颗粒的含量，将金属的正电阻温度系数和隧穿效应的负电阻温度系数进行相互抵消，实现近零的电阻温度系数。本专利技术通过采用氧化铝纳米颗粒、氧化硅纳米颗粒、氧化锆纳米颗粒或氧化铬纳米颗粒作为绝缘氧化物纳米颗粒，能够提供绝缘作用并使电子发生隧穿效应，从而表现为负电阻温度系数，并与金属的正电阻温度系数相抵消，实现复合材料温度自补偿功能。
18、实施例的结果表明，本专利技术提供的温度自补偿应变传感器敏感层复合材料在10～60℃的工作温度范围内的电阻温度系数小于150ppm/℃。本专利技术提供的复合材料作为敏感层在用于制备薄膜应变传感器时，可以对应变传感器的材料性能进行电阻温度系数调控，能够避免环境温度变化对应变信号带来扰动，从而使应变传感器对温度影响不敏感，进而实现既无需使用外部电路，也无需改变应变传感器尺寸和结构的条件下，使应变传感器系统简化。
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1.一种温度自补偿应变传感器敏感层复合材料，其特征在于，由包括如下质量百分比的原料制备得到：金属纳米颗粒25～35％，绝缘氧化物纳米颗粒2～3％，分散剂0.1～0.5％和余量溶剂；
2.如权利要求1所述的温度自补偿应变传感器敏感层复合材料，其特征在于，所述金属纳米颗粒与绝缘氧化物纳米颗粒的质量之比为(8.33～17.5)：1。
3.如权利要求1或2所述的温度自补偿应变传感器敏感层复合材料，其特征在于，所述绝缘氧化物纳米颗粒的粒径为5～10nm。
4.如权利要求1或2所述的温度自补偿应变传感器敏感层复合材料，其特征在于，所述金属纳米颗粒包括金纳米颗粒、银纳米颗粒或铜纳米颗粒。
5.如权利要求1或2所述的复合材料，其特征在于，所述金属纳米颗粒的粒径为50～100nm。
6.如权利要求1所述的温度自补偿应变传感器敏感层复合材料，其特征在于，所述金属纳米颗粒和绝缘氧化物纳米颗粒的形貌均为球状。
7.如权利要求1所述的温度自补偿应变传感器敏感层复合材料，其特征在于，所述分散剂包括聚乙烯吡咯烷酮。
8.如权利
9.如权利要求1～8任意一项所述温度自补偿应变传感器敏感层复合材料的制备方法，其特征在于，包括：
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中固化的方法为：在140～160℃的温度下烧结1.5～2.5h。
...【技术特征摘要】
1.一种温度自补偿应变传感器敏感层复合材料，其特征在于，由包括如下质量百分比的原料制备得到：金属纳米颗粒25～35％，绝缘氧化物纳米颗粒2～3％，分散剂0.1～0.5％和余量溶剂；
2.如权利要求1所述的温度自补偿应变传感器敏感层复合材料，其特征在于，所述金属纳米颗粒与绝缘氧化物纳米颗粒的质量之比为(8.33～17.5)：1。
3.如权利要求1或2所述的温度自补偿应变传感器敏感层复合材料，其特征在于，所述绝缘氧化物纳米颗粒的粒径为5～10nm。
4.如权利要求1或2所述的温度自补偿应变传感器敏感层复合材料，其特征在于，所述金属纳米颗粒包括金纳米颗粒、银纳米颗粒或铜纳米颗粒。
5.如权利要求1或2所述的复合材料，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵扬，刘瑾，陈泓羽，张斯杰，王文轩，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：
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