CN109559864B - 一种碳纳米管/石蜡电阻器的制作及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种碳纳米管/石蜡电阻器的制作及其使用方法，制作采用超声分散技术，使碳纳米管在温度较高的石蜡液中分布均匀，获得碳纳米管和石蜡的混合液，然后将混合液填充到平行的两块铜片之间，并用泡棉胶将四周边缘密封，室温静置，待混合液凝固成固体后，制作成碳纳米管/石蜡电阻器；将该电阻器通过铜片连接到预警电路中，当环境温度超过60℃时，碳纳米管/石蜡混合体重新转变为液态，电阻阻值显著下降，预警电路中电流增大超过预警值，从而触发报警。本发明可用于物流等过程中对温度的检测，一旦某一阶段温度超过临界温度，电阻值将降低并维持在低阻值，而验收人员可以从电阻值判断过程中是否出现过温度超过临界温度的情况。
Description
技术领域
本发明涉及热敏感电阻技术领域，尤其是一种碳纳米管/石蜡电阻器的制作方法及其使用方法。
背景技术
因纳米碳管(Carbon nanotubes，CNTs)独特的多孔结构、超大比表面积、非凡的热性能，特殊的导电性能和高强度的机械性能，被物理、化学和材料科学等各领域学者认为是非常具有研究和应用前景的电极材料。石蜡具有相变潜热大、化学性质稳定、几乎无过冷等优点，是一种环境友好的有机相变材料，具有极大的应用潜力。因此，将纳米碳管的导电性和石蜡的相变潜热大的优点结合起来，制备了碳纳米管/石蜡功能复合材料，应用范围较广。专利CN106732219公开了一种具有吸光性能的碳纳米管/石蜡微胶囊的制备方法，将碳纳米管加入到熔融石蜡中超声分散，并加入乳化剂，固化剂等制成微胶囊，此发明不但改善了微胶囊的热存储与释放效率，同时赋予了微胶囊光敏性质。专利CN104893674公开了一种泡沫碳/石蜡类相变复合材料及其封装方法，将液态石蜡通过盖板开设的灌装孔填充到泡沫碳孔隙中，采用真空电子束封焊灌装口，保证石蜡相变材料在容器腔体内的绝对密封，此发明的相变蓄热复合材料的传热性能较好，可实现控制空穴位置的分布。专利CN107441498公开了一种纳米纤维素修饰碳纳米管复合石蜡粉末材料的制备方法，此发明制备工艺简单，制备出的材料机械性能和导热性能优良。尽管如此，这些公开的技术方案主要是针对储热和传热方面的需求而研发的，无法满足人们对低成本相变电阻器的需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本发明提供一种碳纳米管/石蜡电阻器的制作方法及其使用方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种碳纳米管/石蜡电阻器的制作方法，具有如下步骤：
a、用天平称取石蜡，放入烧杯中，将烧杯置于80℃以上的热水中，加热20～50min，使石蜡完全融化；
b、用天平称取碳纳米管，将其放入含有石蜡液的烧杯中，将烧杯置于超声波清洗机中，超声分散10～40min，使碳纳米管在石蜡液中分布均匀，制备成碳纳米管质量份数为3～10％的碳纳米管/石蜡混合液；
c、取两片铜片，用酒精擦拭干净其表面，分别作为电阻器的上铜片和下铜片；
d、将泡棉胶剪成口字形状，厚度2～4mm，贴于下铜片的四周，中间预留出一个长60～80mm，宽30～40mm的矩形空腔；
e、将碳纳米管/石蜡混合液均匀填充到所述矩形空腔中；
f、将上铜片粘在泡棉胶上，使上铜片与碳纳米管/石蜡混合液充分接触，同时保证上铜片与泡棉胶四周边牢固粘接，防止混合液溢出；
g、待混合液冷却至室温后，完成碳纳米管/石蜡电阻器的制备。
一种上述碳纳米管/石蜡电阻器的使用方法，步骤如下：将制得的碳纳米管/石蜡电阻器连接到预警电路中，所述预警电路中包括电源、电阻器、电流放大器、预警器及可变电阻，电路连接完成后，将可变电阻调节到预警触发电流值以下，当环境温度超过60℃时，碳纳米管/石蜡电阻器阻值下降到室温时电阻值的30％以下，预警电路电流升高，再经电流放大器放大，触发预警器报警。
本发明的有益效果是：本发明制得的碳纳米管/石蜡电阻器具有不可逆特点，即温度上升到60℃后，电阻值下降明显，冷却到室温后仍能保持较低电阻。这一优点可用于物流等过程中对温度的检测，即一旦某一阶段温度超过临界温度，电阻值将降低并维持在低阻值，而验收人员可以从电阻值判断过程中是否出现过温度超过临界温度的情况,制作成本低，可作为一次性消耗品使用；碳纳米管/石蜡混合体也可经回收后再用于热存储、导热等材料的生产。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明所述碳纳米管/石蜡电阻器的结构示意图。
图2是预警电路示意图。
图3是基于碳纳米管/石蜡电阻器的温度报警装置。
图中：1.上铜片 2.碳纳米管/石蜡混合液 3.泡棉胶 4.下铜片 5.外壳体 6.碳纳米管/石蜡电阻器 7.导电压片 8.装置开关 9.电阻调节旋钮 10.蜂鸣器 11.警示灯。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1
一种碳纳米管/石蜡电阻器6制备过程如下：
a、用天平称取30g石蜡，放入烧杯中，将烧杯置于85℃的热水中，加热30min，使石蜡完全融化；
b、用天平称取3g的碳纳米管，将其放入含有石蜡液的烧杯中，然后将烧杯置于超声波清洗机中，超声分散30min，使碳纳米管在石蜡液中分布均匀，制备成碳纳米管质量份数为10％的碳纳米管/石蜡混合液；
c、取两片铜片，用酒精擦拭干净其表面，分别作为碳纳米管/石蜡电阻器6的上铜片和下铜片；
d、剪下泡棉胶，剪成口字形形状，厚度3mm，贴于下铜片的四周，中间预留出一个70mm×35mm的矩形空腔；
e、将碳纳米管和石蜡的混合液均匀填充到矩形空腔中；
f、取上铜片粘在泡棉胶上，使上铜片与碳纳米管/石蜡的混合液充分接触，同时保证上铜片与泡棉胶四周边牢固粘接，防止混合液溢出；
g、待混合液冷却至室温后，完成如图1所示结构的碳纳米管/石蜡电阻器6的制备，其室温电阻值为400～800Ω。
应用时，按照图2将碳纳米管/石蜡电阻器6连接到报警装置的预警电路中，该预警电路由电源、碳纳米管/石蜡电阻器6、电流放大器、预警器及可变电阻组成，预警器为警示灯或蜂鸣器。具体操作时，如图3中所示，将碳纳米管/石蜡电阻器6插入设在报警装置外壳体5上的两片导电压片7中间，接入预警电路中，然后开启装置开关8，调节电阻调节旋钮9将可变电阻调整到预警临界值25mA以下，此时蜂鸣器10和警示灯11均不工作。当环境温度超过60℃时，碳纳米管/石蜡电阻器6阻值显著下降到100～200Ω，预警电路电流升高到450mA，再经电流放大器放大而触发蜂鸣器10或警示灯11报警。
实施例2
一种碳纳米管/石蜡电阻器6制备过程如下：
a、用天平称取30g石蜡，放入烧杯中，将烧杯置于90℃的热水中，加热30min，使石蜡完全融化；
b、用天平称取2.1g的碳纳米管，将其放入含有石蜡液的烧杯中，将烧杯置于超声波清洗机中，超声分散30min，使碳纳米管在石蜡液中分布均匀，制备成碳纳米管质量份数为7％的碳纳米管/石蜡混合液；
c、取两片铜片，用酒精擦拭干净其表面，分别作为碳纳米管/石蜡电阻器6的上铜片和下铜片；
d、剪下泡棉胶，剪成口字形形状，厚度3mm，贴于下铜片的四周，中间预留出一个70mm×35mm的矩形空腔；
e、将碳纳米管和石蜡的混合液均匀填充到矩形空腔中；
f、取上铜片粘在泡棉胶上，使上铜片与碳纳米管/石蜡的混合液充分接触，同时保证上铜片与泡棉胶四周边牢固粘接，防止混合液溢出；
g、待混合液冷却至室温后，完成如图1所示结构的碳纳米管/石蜡电阻器6的制备，其室温电阻值为10～20KΩ。
使用时，按照图2将碳纳米管/石蜡电阻器6连接到报警装置的预警电路中。该预警电路由电源、碳纳米管/石蜡电阻器、放大器、预警器及可变电阻组成，预警器为警示灯或蜂鸣器。具体操作时，如图3中所示，将碳纳米管/石蜡电阻器6插入报警装置外壳体5上的两片导电压片7中间，接入预警电路中。然后开启装置开关8，调节电阻调节旋钮9将可变电阻调整到预警临界值25mA以下。此时蜂鸣器10和警示灯11均不工作；当环境温度超过60℃时，碳纳米管/石蜡电阻器6阻值显著下降到2～5KΩ，预警电路电流升高到450mA，再经电流放大器放大而触发蜂鸣器10或警示灯11报警。
本发明利用碳纳米管/石蜡电阻器6具有不可逆的特点，即温度上升到60℃后，电阻值下降明显，冷却到室温后仍能保持较低电阻，因此可用于物流等过程中对温度的检测，一旦某一阶段温度超过临界温度，电阻值将降低并维持在低阻值，操作人员即可以从电阻值变化过程中判断是否出现过温度超过临界温度的情况。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (2)
1.一种碳纳米管/石蜡电阻器的制作方法，其特征是：具有如下步骤：
a、用天平称取石蜡，放入烧杯中，将烧杯置于80℃以上的热水中，加热20～50min，使石蜡完全融化；
b、用天平称取碳纳米管，将其放入含有石蜡液的烧杯中，将烧杯置于超声波清洗机中，超声分散10～40min，使碳纳米管在石蜡液中分布均匀，制备成碳纳米管质量份数为3～10％的碳纳米管/石蜡混合液；
c、取两片铜片，用酒精擦拭干净其表面，分别作为电阻器的上铜片和下铜片；
d、将泡棉胶剪成口字形状，厚度2～4mm，贴于下铜片的四周，中间预留出一个长60～80mm，宽30～40mm的矩形空腔；
e、将碳纳米管/石蜡混合液均匀填充到所述矩形空腔中；
f、将上铜片粘在泡棉胶上，使上铜片与碳纳米管/石蜡混合液充分接触，同时保证上铜片与泡棉胶四周边牢固粘接，防止混合液溢出；
g、待混合液冷却至室温后，完成碳纳米管/石蜡电阻器的制备。
2.一种按权利要求1所述制作方法制得的碳纳米管/石蜡电阻器的使用方法，其特征是：将制得的碳纳米管/石蜡电阻器连接到预警电路中，所述预警电路中包括电源、电阻器、电流放大器、预警器及可变电阻，电路连接完成后，将可变电阻调节到预警触发电流值以下，当环境温度超过60℃时，碳纳米管/石蜡电阻器阻值下降到室温时电阻值的30％以下，预警电路电流升高，再经电流放大器放大，触发预警器报警。
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Application publication date: 20190402 Assignee: Changzhou Ruixinteng Microelectronics Co.,Ltd. Assignor: CHANGZHOU University Contract record no.: X2023980054127 Denomination of invention: Preparation and usage method of a carbon nanotube/paraffin resistor Granted publication date: 20201030 License type: Common License Record date: 20231227 |