In quanto importante parametro fisico che caratterizza lo stato e le proprietà di un oggetto, la temperatura gioca un ruolo molto importante nella nostra vita produttiva. I sensori di temperatura flessibili a film sottile, con i loro vantaggi di essere in grado di deformarsi, facili da collegare, sottili e leggeri, hanno ricevuto molta attenzione e ricerca e sono state condotte ricerche sistematiche nelle aree della misurazione della temperatura corporea umana e quotidiana misura della temperatura. 

Tuttavia, i sensori di temperatura a film sottile flessibili esistenti sono limitati dal substrato flessibile, dai materiali sensibili alla temperatura e da altre restrizioni, pertanto è difficile ottenere la misurazione della temperatura nel campo ad alta temperatura. I mezzi di misurazione della temperatura ad alta temperatura esistenti sono limitati dalle grandi dimensioni del dispositivo, dalla necessità di distruggere la struttura, distruggere il campo del flusso d’aria, soggetto a interferenze ambientali, ecc., è difficile ottenere un monitoraggio della temperatura in tempo reale non distruttivo del campo di temperatura. Pertanto, vale la nostra attenzione su come garantire i vantaggi dei sensori flessibili a film sottile in base alla loro applicazione in ambienti ad alta temperatura.

Recentemente, il professor Bian Tian, ​​Zhuangde Jiang e il suo team collaborativo dell’Istituto di ingegneria di precisione, Scuola di ingegneria meccanica, Università di Xi’an Jiaotong hanno proposto un concetto di progettazione del sensore di temperatura della termocoppia flessibile basato su un substrato di feltro aerogel, utilizzando la tecnologia di serigrafia preparare sensori di temperatura con ossido di indio e ossido di indio-stagno come strati sensibili alla temperatura. Poiché i tappetini in aerogel con un ampio intervallo di temperatura vengono scelti come substrato flessibile per il sensore di temperatura, è difficile realizzare la deposizione e la funzionalizzazione di film sottili mediante il processo di rivestimento convenzionale a causa della sua superficie irregolare e rugosità. Pertanto, nella fabbricazione di questo sensore di temperatura flessibile, è stata utilizzata una tecnica di serigrafia per preparare una pellicola spessa per superare le suddette difficoltà. 

In pratica, il legante organico viene miscelato con polvere funzionale per completare la configurazione dell’impasto liquido, quindi la materia organica in eccesso viene rimossa dal film mediante trattamento termico ad alta temperatura. Allo stesso tempo, per diverse superfici di applicazione, la superficie curva del film viene preparata sulla base dei vantaggi dei materiali flessibili deformabili e conformabili. I sensori di temperatura flessibili preparati possono essere fissati a diverse superfici curve, come le lame. Ha anche i vantaggi di essere ultrasottile e ultraleggero.

Il team ha condotto vari test di laboratorio e pratici sui sensori di temperatura flessibili preparati. Questi includono la misurazione in tempo reale della temperatura della fiamma del getto di coda di un piccolo motore a turbina, il monitoraggio transitorio della temperatura del vapore acqueo durante un’esplosione fisica, il monitoraggio in tempo reale del processo di fusione del metallo in un crogiolo, ecc. I sensori mostrano grandi potenziale per applicazioni nel settore aerospaziale, siderurgico e altri campi. Il team prevede inoltre che il sensore flessibile preparato possa essere ulteriormente ottimizzato per ottenere la misurazione della temperatura sulla superficie delle pale delle turbine, sulla pelle umana e su altre grandi aree.

Il professor Bian Tian, ​​uno dei principali ricercatori, ha commentato: “È sorprendente e gratificante ottimizzare il sensore di temperatura flessibile esistente e aumentare notevolmente l’intervallo di temperatura. Ma questo lavoro è appena iniziato e ci sono ancora molti miglioramenti e ottimizzazioni da apportare nella stabilità e accuratezza della misurazione della temperatura.”

Il dottor  Zhaojun Liu  è il primo a trasferire il metodo del processo di preparazione esistente applicato ai sensori di temperatura flessibili convenzionali ai sensori di temperatura flessibili ad alta temperatura. Per l’attuale substrato flessibile e l’ambiente di applicazione, ha ottimizzato e migliorato il processo di preparazione. Ha realizzato con successo il rilevamento della temperatura del sensore di temperatura flessibile sotto carico ad alta temperatura come forno a muffola e laser ad alta potenza. Questo nuovo sensore di temperatura flessibile fa un passo avanti rispetto alle tradizionali applicazioni di sensori flessibili e apre le porte a scenari di applicazioni in campo ad alta temperatura.

Il dott. Jiangjiang Liu ha dichiarato: “Questo è un risultato fondamentale ed è solo l’inizio. Sulla base del successo della progettazione e della preparazione del sensore flessibile ad alta temperatura, fornirà un buon riferimento per altri tipi di sensori flessibili, come quelli flessibili sensore di pressione e sensore di flusso termico flessibile e spero di ottenere in futuro la progettazione e la preparazione altamente integrate del sensore flessibile ad alta temperatura.

A proposito di  IJEM :

International Journal of Extreme Manufacturing  (IF:  10.036 ) è una nuova rivista multidisciplinare, doppiamente anonima, sottoposta a revisione paritaria e ad accesso completamente aperto, che copre in modo univoco le aree relative alla produzione estrema. La rivista è dedicata alla pubblicazione di articoli e recensioni originali di altissima qualità e impatto nelle aree relative alla produzione estrema, che vanno dai fondamenti al processo, misurazione e sistemi, nonché materiali, strutture e dispositivi con funzionalità estreme.

Il substrato preparato per la coperta in aerogel con sensore di temperatura della termocoppia flessibile ha un buon intervallo di misurazione della temperatura, in grado di funzionare in modo stabile a lungo termine nell’intervallo di temperatura di -30 ℃ ~ 700 ℃ e misurazione istantanea nell’intervallo di temperatura di -196 ℃ ~ 1200 ℃. 
Il sensore di temperatura flessibile predisposto presenta vantaggi assoluti nella misurazione della temperatura rispetto ad altri sensori di temperatura flessibili dello stesso tipo. 
Il sensore di temperatura a termocoppia flessibile non solo eredita i vantaggi del sensore flessibile come l’essere collegabile, conformabile e facile da collegare, ma supera anche i difetti del sensore flessibile che è difficile resistere alle alte temperature.
CREDITO
Di Zhaojun Liu, Bian Tian, ​​Zhuangde Jiang, Shuimin Li, Jiaming Lei, Zhongkai Zhang, Jiangjiang Liu, Peng Shi e Qijing Lin.

Di Fantasy

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