柔性高温薄膜传感器的制备及性能研究

发布时间：2024-04-18 04:01

　　航空发动机作为飞行器的核心部件,长期在极端高温和恶劣的环境下工作。涡轮叶片、燃烧室等热端部件表面温度的原位测量是航空发动机设计、验证和健康监测的迫切需要。薄膜热电偶具有表面温度测量精确、快速响应的优点,但有些热端部件形状大小特殊,不易实现薄膜的均匀沉积,使薄膜热电偶的应用受到限制。而柔性温度传感器因其轻薄、可根据任意部件的需求弯曲至与之贴合的特点为异构件表面测温带来了机遇。本文以航空发动机热端部件表面温度的原位测量为研究背景,采用与热端部件材料体系相近的柔性Ni基合金基带作为衬底,结合薄膜热电偶技术制备出可与异构件共形的柔性高温薄膜传感器,并针对其热电性能展开一系列的研究工作。首先,通过射频溅射的方法在Al₂O₃陶瓷片上沉积氮掺杂ITO薄膜,沉积态的薄膜电阻率为1.43×10^-3Ω·cm,分别在大气和氮气下退火后的薄膜电阻率为12.16×10^-3Ω·cm和8.64×10^-3Ω·cm。大气退火时O原子进入薄膜内填充部分氧空位,使载流子浓度降低,薄膜电阻率升高。氮气退火时,一方面N...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究工作的背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 薄膜热电偶国内外的研究现状
        1.2.2 柔性温度传感器国内外的研究现状
        1.2.3 金属基底绝缘层国内外的研究现状
    1.3 本论文的选题依据与主要的研究内容
        1.3.1 本论文的选题依据
        1.3.2 本论文主要的研究内容
第二章 氮掺杂ITO和 In₂O₃ 薄膜的制备及性能研究
    2.1 制备及表征薄膜的方法简介
        2.1.1 制备薄膜的方法
        2.1.2 表征薄膜的方法
    2.2 氮掺杂ITO薄膜的制备及性能研究
        2.2.1 不同的退火气氛对氮掺杂ITO薄膜的影响
        2.2.2 不同的退火温度对氮掺杂ITO薄膜的影响
        2.2.3 不同的薄膜厚度对氮掺杂ITO薄膜的影响
    2.3 氮掺杂In₂O₃ 薄膜的制备及性能研究
    2.4 本章小结
第三章 柔性Ni基合金基带表面复合绝缘层的制备及性能研究
    3.1 溶液法制备Y₂O₃/Al₂O₃ 薄膜
        3.1.1 溶液沉积平坦化法(SDP)制备Y₂O3

        3.1.2 浸渍提拉法制备Al₂O₃ 薄膜
    3.2 采用溅射法在柔性Ni基合金基带上制备复合绝缘层
        3.2.1 NiCrAlY过渡层的制备
        3.2.2 AlON/Al₂O₃ 复合绝缘层的制备
    3.3 本章小结
第四章 高温薄膜传感器的制备及热电性能的研究
    4.1 薄膜热电偶的原理及标定方法
        4.1.1 热电偶的塞贝克效应
        4.1.2 热电偶的基本定律
        4.1.3 薄膜热电偶的标定方法
    4.2 陶瓷基ITO/Pt薄膜热电偶的制备及热电性能的研究
        4.2.1 陶瓷基ITO/Pt薄膜热电偶的制备
        4.2.2 ITO/Pt薄膜热电偶在氮气下退火后采用不同气氛的标定
        4.2.3 ITO/Pt薄膜热电偶在氮气下采用不同温度退火后的氮气标定
    4.3 陶瓷基ITO/In₂O₃ 薄膜热电偶的制备及热电性能研究
        4.3.1 陶瓷基ITO/In₂O₃ 薄膜热电偶的制备
        4.3.2 不同厚度的ITO/In₂O₃ 薄膜热电偶的标定
    4.4 柔性Ni基合金基带陶瓷薄膜热电偶的制备及性能研究
        4.4.1 柔性Ni基合金基带上ITO/In₂O₃ 薄膜热电偶的制备
        4.4.2 柔性Ni基合金基带ITO/In₂O₃ 薄膜热电偶热电性能的研究
        4.4.3 柔性Ni基合金基带ITO/Pt薄膜热电偶的制备及性能研究
    4.5 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 全文总结
    5.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3957388