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中國人民大學研發可測多面溫度的新型紙溫度計

發布時間:2017/03/21 點擊量:
       中國人民大學研究人員以紙和金線(用于電極)制造出非常便宜且可擴展的溫度傳感器,并以噴墨打印機用的離子油墨作為熱敏電阻。
 
  這項研究結果發表在《ACS Sensors》期刊,研究人員在主題為以綠色感應油墨為基礎的超快速紙溫度計(Ultrafast Paper Thermometers Based on a Green Sensing Ink)的文章中描述這項十分簡單的建置:研究人員利用紙作為軟性基板,并以離子液體,1-ethyl-3-methyl imidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide ([EMIm][Tf2N])實現其非揮發與疏水性質。

                

  透過筆寫或噴墨印刷轉移到普通的A4紙,離子液體由于毛細管效應而持續于紙上,即使在彎曲和折迭期間也不至于泄漏。 在連接至外部電源的兩個濺鍍電極(實驗中的尺寸為5mmx 1.5cm)之間,測量油墨痕跡的電導性。它對于外部溫度的變化極其敏感,盡管經過多次折迭和彎曲,仍可提供可靠的溫度讀數。這種紙溫度計對于加熱的反應時間大約為8秒,研究人員指出,無論在不同測試溫度下的電導率變化差異。
 
  研究人員將新的熱敏電阻概念提升另一個層次,在A4紙的一面形成8個平行的金電極,而在紙的另一面以手寫64點離子液體,與電極對齊(因此墨水會透過紙到達金電極),并且沉積另一組八個平行的金電極,使其垂直于相對側的電極。
 
  研究人員因而實現了一個8×8的溫度感測數組,能夠在紙張上輸出溫度的熱分布圖。為了驗證這項熱地圖實驗,研究人員采用紅外線攝影機,并強調基于紙的溫度感測數組經證實極具通用性,因為它可以同時檢測曲面的溫度。紙張可以折迭而環繞于物體周圍,并測量每一側表面上的溫度,因而不同于從熱相機而來的直接觀察讀數。
 
  為了證明該設計的可擴展性,離子墨水可用于與噴墨打印機共同在大面積上打印特定任務的圖案。這種可用于大規模制造低成本、可折迭和一次性實時溫度計的新方法,目前已經取得了相關的專利。

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