碳纤维温度传感器的感温机理及其应用研究

碳基材料的温度传感机理研究报道中很少讨论碳材料的固有杂质对温度响应的影响,因此选择了杂质和缺陷较多的碳纤维丝束作为研究对象,研究杂质散射机理与其温度响应的关系.基于杂质散射机理和碳纤维的几何特点,分析了碳纤维的感温机理,并提出了相应的温度标定公式,即碳纤维在123.15 K至423.15 K的宽温度范围内,电导G对温度T3/2具有良好的线性响应.两者的变化量可定义为碳纤维丝束温度传感器的灵敏度,此温度传感器的灵敏度可以通过灵活调控碳纤维的几何结构和化学掺杂来改变,这进一步验证了碳纤维的电荷传输行为在123 K～423 K的温度范围都符合杂质散射.此外,结合温度标定公式和无线蓝牙电路,设计出一种响应时间快达0.6 s的便携式柔性温度传感器,可快速、实时地监测人体和环境温度.