叠层陶瓷薄膜高温应变传感器关键结构研制

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:qiming1155
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
高温应变传感器是监测高温环境中被测试件应变的微型传感器。目前可用的高温薄膜应变传感器多数采用金属材料作为敏感材料,这极大地限制了传感器的应用温度。因此,本文采用耐高温性能更好的陶瓷材料作为敏感材料,探究了适用更高温度的叠层陶瓷高温薄膜应变传感器中敏感层和绝缘层的制备工艺,并通过仿真分析优化了薄膜应变传感器的结构参数。(1)研究了ITO薄膜溅射参数中的氮分压和热处理温度对薄膜性能的影响。采用磁控溅射技术在氧化铝陶瓷基底上制备了ITO薄膜,在控制其它溅射参数不变的情况下,探究了溅射气氛中氮分压对薄膜溅射速率、表面形貌、物相结构和电性能的影响规律。溅射后的薄膜需要通过热处理工艺改善薄膜性能,探究了热处理温度对薄膜表面形貌、物相结构和电性能的影响规律。最终确定ITO薄膜的溅射氮分压为20%,热处理工艺为在大气氛围中以5℃/min的升温速率从室温升温至1000℃,保温2h后随炉冷却。结果表明,上述工艺条件制备的ITO薄膜的电阻率为2.04×10-1Ω·cm,TCR为-773ppm/℃。(2)探索了多种叠层绝缘薄膜的制备方法及其高温性能。配置了氧化铝溶胶和氧化铝混合液作为绝缘材料,采用电射流沉积技术在硅基底上制备了氧化铝混合液绝缘薄膜和氧化铝混合液/溶胶复合绝缘薄膜,采用液气相交替沉积法制备了氧化铝混合液/氮化硅复合绝缘薄膜。测试了绝缘膜在50-1200℃温度范围内的绝缘电阻值,结果表明氧化铝混合液绝缘薄膜、氧化铝混合液/溶胶复合绝缘薄膜和氧化铝混合液/氮化硅复合绝缘薄膜在1200℃时的电阻值分别为38KΩ、93 KΩ和54KΩ。采用扫描电子显微镜(SEM)观察了氧化铝混合液绝缘薄膜和氧化铝混合液/溶胶复合绝缘薄膜的表面形貌,结果显示复合绝缘薄膜具有更紧密平滑的表面。证明复合绝缘薄膜可以有效改善表面形貌,提高高温绝缘性能。(3)探究了基于优化应变传感器热应力和应变传递误差的结构参数。根据应变传感器的设计准则设计了不同结构参数的应变传感器,建立了应变传感器在高温环境中受热应力作用和室温下受拉力载荷作用的仿真模型,采用正交试验法分析了绝缘层厚度、敏感层厚度、保护层厚度和敏感栅结构对应变传感器各层主应力、各层间切应力和应变传递误差的影响关系,得出优化后的应变传感器结构参数为:绝缘层厚度10μm、敏感层厚度0.25μm、保护层厚度10μm的四栅丝敏感栅结构薄膜应变传感器,最终制备出ITO敏感栅。
其他文献
目的 通过回顾区域发病的发热伴血小板减少综合征(Severe Fever with Thrombocytopenia Syndrome,SFTS)患者资料,了解该病的流行病学特征、临床特点和预后的影响因素达到指导
~~
会议
本文在多电极电磁非侵入式测量的基础上,通过测量血液流体边缘产生的感应电动势,实现将多电极电磁流量计(MEF)应用于人体肢体血液速度剖面的测量。心血管疾病如冠状动脉狭窄
随着半导体技术、通讯产业的不断发展,更快的信息传输速率及更宽的工作频带需求不断增加,对于新标准系统中器件性能要求也不断提高。由于氮化镓材料具有鲁棒性、高稳定性、高击穿电压等优点,因此基于Ga N工艺的放大器研究设计一直受到研究人员的青睐。低噪声放大器与功率放大器作为通信系统中射频前端收发机的重要器件,随着人类社会数字化程度越来越强,通信应用方面需求量的增加对其器件性能提出了更高的要求。针对通信系统
自上世纪50年代以来,半导体技术飞速的发展,集成电路的规模越来越大,结构愈加复杂,应用面越来越广,人们对集成电路性能也提出了更高的要求。电流检测电路是集成电路重要的模块之一,传统电流检测电路存在电流检测范围小,输出模式单一的缺点,无法应对越来越复杂的工作环境。因此,我们需对传统电流检测电路进行改进,如增加电流的检测范围,加入模数转换器将模拟量转换为数字量实现双模输出,增加电检测的精度等,来提高电路
在机器人技术的飞速发展和广泛应用下,传统微创介入手术向着更加微创化、自动化以及智能化的方向发展,机器人辅助微创介入手术应运而生。传统的微创介入手术机器人在结构上具有较好的柔性,但同时也会带来刚度差和强度低等负面影响。微创介入手术机器人若具备变刚度的能力,则意味着其可以更加安全地在人体内进行导航和干预任务,并有效地降低微创介入手术的难度。为了解决微创介入手术机器人的变刚度能力缺失的问题,本文设计了一
近几十年以来,人类社会对通信的需求量不断增加,同时对通信质量的要求也越来越高,这使得通信技术取得了巨大的发展与进步。特别是在当下频谱资源越来稀缺的情况下,毫米波段的
农业自古以来便是我国经济的重要组成部分,是民生基础。近些年来我国经济飞速发展,农业产量屡创新高,农产品竞争力逐年增强。但较低的农业用水利用率同时也加剧了我国人均水资源占有量少的严峻水资源形式。据统计,目前我国农业用水量已占据生活用水中的绝大部分。而农田水利,则是通过兴修、加建必要的水利设施、设备,实现农业用水的合理分配和利用,从而调节农业生产,进一步促进农业增产增收。农田水利已成为农业现代化发展中
本文采用天然生物材料丝素蛋白与二维导电材料石墨烯复合制备导电膜。首先制备了石墨烯/PVA分散液,然后将其与丝素蛋白溶液共混,得到稳定的丝素/石墨烯/PVA分散液,再通过流延
随着我国工业化和城镇化进程的加速,社会对于化石能源的需求和消耗不断增加。能源的大量生产和使用,造成了能源紧张和环境污染。在此严峻的形势下,节能减排已成为缓解这一危机的有效方法,而节能减排最直接有效的措施就是高效保温材料的开发和利用。因此,本研究利用有机和无机保温材料不同的隔热和耐温性能,开发出层状结构保温复合材料,以满足中低温工业设备高效保温节能的需求。采用改性黑滑石(BT)和中空玻璃微珠(HGB