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廉价柔性纸温度计,可实时监测物体各侧表面温度

中国研究人员利用A4纸与金线开发出一种可用于大规模制造低成本、可折迭和一次性实时温度计的新方法。

中国人民大学(Renmin University of China)的研究人员以纸和金线(用于电极)制造出非常便宜且可扩展的温度传感器,并以喷墨打印机用的离子油墨作为热敏电阻。mvLesmc

这项研究结果发表在《ACS Sensors》期刊,研究人员在主题为“以绿色感应油墨为基础的超快速纸温度计”(Ultrafast Paper Thermometers Based on a Green Sensing Ink)的文章中描述这项十分简单的建置:研究人员利用纸作为软性基板,并以离子液体,1-ethyl-3-methyl imidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide (EMIm)实现其非挥发与疏水性质。mvLesmc

透过笔写或喷墨印刷转移到普通的A4纸,离子液体由于毛细管效应而持续于纸上,即使在弯曲和折迭期间也不至于泄漏。在连接至外部电源的两个溅镀电极(实验中的尺寸为5mmx 1.5cm)之间,测量油墨痕迹的电导性。它对于外部温度的变化极其敏感,尽管经过多次折迭和弯曲,仍可提供可靠的温度读数。mvLesmc

“这种纸温度计对于加热的反应时间大约为8秒,”研究人员指出,“无论在不同测试温度下的电导率变化差异”。mvLesmc

研究人员并将新的热敏电阻概念提升另一个层次,在A4纸的一面形成8个平行的金电极,而在纸的另一面以手写64点离子液体,并与电极对齐(因此墨水会透过纸到达金电极),并且沉积另一组八个平行的金电极,使其垂直于相对侧的电极。mvLesmc

研究人员因而实现了一个8×8的温度感测数组,能够在纸张上输出温度的热分布图。为了验证这项热地图实验,研究人员采用红外线摄影机,并强调基于纸的温度感测数组经证实极具通用性,因为它可以同时检测曲面的温度。纸张可以折迭而环绕于物体周围,并测量每一侧表面上的温度,因而不同于从热相机而来的直接观察读数。mvLesmc

为了证明该设计的可扩展性,离子墨水可用于与喷墨打印机共同在大面积上打印特定任务的图案。这种可用于大规模制造低成本、可折迭和一次性实时温度计的新方法,目前已经取得了相关的专利。mvLesmc

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Julien Happich
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