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原文传递一种珠球状热导式气体传感器及其制备方法

专利名称：	一种珠球状热导式气体传感器及其制备方法
摘要：	本发明公开了一种珠球状热导式气体传感器，包括：电阻丝、涂覆在电阻丝上的绝缘层、涂覆在绝缘层上并与绝缘层同时烧结的复合材料、与电阻丝焊接连接的底座、与底座配合连接的透气性良好的金属防护罩。电阻丝呈空心椭球形状，并留有两端的直线段；绝缘层材料为三氧化二铝纳米级陶瓷超细粉末，复合材料为碳纳米管/石墨烯/三氧化二铝的三元复合材料。同时，本发明还提供了一种珠球状热导式气体传感器的制备方法。本发明充分利用三元复合材料的比表面积大和热稳定性高的特性、椭球形电阻丝对复合材料的成形引导和均化团聚作用，使敏感元件具有均匀的温度场和良好的热交换效率，达到缩短响应时间、提高检测精度和延长使用寿命的目的。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	黑龙江;23
申请人：	哈尔滨理工大学
发明人：	孙永国;李栋辉;于广滨
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-01T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-27T00:00:00+0800
申请号：	CN201910583260.9
公开号：	CN110174449A
分类号：	G01N27/18(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	150080 黑龙江省哈尔滨市南岗区学府路52号
主权项：	1.一种珠球状热导式气体传感器，包括：电阻丝、涂覆在电阻丝上的绝缘层、涂覆在所述绝缘层上并与所述绝缘层同时烧结的复合材料、与电阻丝焊接连接的底座、与底座配合连接的透气性良好的金属防护罩；电阻丝呈空心椭球形状，并留有两端的直线段；绝缘层材料为三氧化二铝纳米级陶瓷超细粉末、复合材料为碳纳米管/石墨烯/三氧化二铝的三元复合材料；绝缘层可以使电阻丝与复合材料隔离开，阻止二者间的分流作用。 2.如权利要求1所述的珠球状热导式气体传感器，其特征在于，所述电阻丝为铂、钯、铑、铱、钌、锇、钨中的一种或几种。 3.如权利要求1所述的珠球状热导式气体传感器，其特征在于，所述碳纳米管为氧化单壁碳纳米管、氧化双壁碳纳米管或氧化多壁碳纳米管中的一种。 4.如权利要求1所述的珠球状热导式气体传感器，其特征在于，所述石墨烯为石墨烯量子点、石墨烯纳米片、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯或多孔石墨烯中的一种。 5.如权利要求1所述的珠球状热导式气体传感器，其特征在于，所述电阻丝的线圈之间保留间距。 6.如权利要求1所述的珠球状热导式气体传感器，其特征在于，所述热导式气体传感器可以检测He、CO2、H2、CH4气体中的一种或者多种混合。 7.如权利要求1所述的珠球状热导式气体传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 1）用绕线机缠绕形成椭球型电阻丝； 2）制备三元复合敏感材料浆料； 3）电阻丝焊接在底座； 4）在电阻丝上涂覆浆料； 5）进行通电高温烧结成型； 6）在底座上配合安装防护罩。 8.如权利要求7所述的珠球状热导式气体传感器的制备方法，其特征在于，步骤2所述制备，包括以下步骤： a）采用化学沉淀法制备三氧化二铝纳米级陶瓷超细粉末材料； b）配制三氧化二铝三元浆料，其过程如下：将步骤（a）制备的三氧化二铝材料与甘油按重量比1:0.1~2混合，超声分散使其混合充分，制得三氧化二铝浆料； c）配制碳纳米管/石墨烯/三氧化二铝三元复合材料，其过程如下：将三氧化二铝、碳纳米管、石墨烯按体积比1:4~5:4~5混合，将混合物按体积比1: 100~300加入二甲苯溶液中，搅拌使其分散均匀，制得碳纳米管/石墨烯/三氧化二铝三元复合材料溶液；将上述溶液进行离心分离、水洗和烘干，获得碳纳米管/石墨烯/三氧化二铝三元复合材料; d）配制碳纳米管/石墨烯/三氧化二铝三元复合材料浆料，其过程如下：将步骤（c）制备的碳纳米管/石墨烯/三氧化二铝三元复合材料与甘油按重量比1:0.1~2混合，超声分散使其混合充分，制得碳纳米管/石墨烯/三氧化二铝三元复合材料浆料。 9.如权利要求7所述的珠球状热导式气体传感器的制备方法，其特征在于，步骤4所述涂覆，包括以下步骤： a）在所述电阻丝上涂覆一层制备的三氧化二铝浆料； b）在三氧化二铝浆料层外及电阻丝椭球内腔中涂覆制备的三元复合材料浆料。 10.如权利要求7所述的珠球状热导式气体传感器的制备方法，其特征在于，步骤5所述高温烧结成型采用以下过程实现：在高纯氮气保护下，对所述半成品加载直流电压，通以160mA的烧结电流，温度控制在600℃左右，保持通电60min。
所属类别：	发明专利