CN110793658A - 一种自带电路保护功能的聚合物基温敏电阻器 - Google Patents
一种自带电路保护功能的聚合物基温敏电阻器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110793658A CN110793658A CN201911172731.3A CN201911172731A CN110793658A CN 110793658 A CN110793658 A CN 110793658A CN 201911172731 A CN201911172731 A CN 201911172731A CN 110793658 A CN110793658 A CN 110793658A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- sensitive resistor
- polymer
- micro
- curing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 18
- 230000001012 protector Effects 0.000 claims abstract description 12
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 claims description 12
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 claims description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 11
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 10
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 7
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 2
- 230000001788 irregular Effects 0.000 claims description 2
- 238000001723 curing Methods 0.000 claims 3
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 claims 1
- 229920006158 high molecular weight polymer Polymers 0.000 claims 1
- CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N octamethyltrisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000000016 photochemical curing Methods 0.000 claims 1
- 238000004987 plasma desorption mass spectroscopy Methods 0.000 claims 1
- 238000001029 thermal curing Methods 0.000 claims 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 abstract description 5
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 abstract description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 7
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- -1 polydimethylsiloxane Polymers 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 230000009969 flowable effect Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
- G01K1/08—Protective devices, e.g. casings
- G01K1/12—Protective devices, e.g. casings for preventing damage due to heat overloading
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
Abstract
本发明涉及一种自带电路保护功能的聚合物基温敏电阻器。其特征在于以聚合物为基体，以微纳米粒子为导电主体，通过外场调控微纳米粒子在基体中的聚集结构构筑微细电通路，从而作为电路保护器。较之现有温敏电阻的瞬时断电特性特别具有断电保护功能，从而消除电路通断状态突然转换对感性负载设备的损伤。且本发明制造的温敏电阻可通过外场调控设计其灵敏性，容易满足不同的温度区间需求，具有更好的适用性和稳定性。整个温敏电阻制作简单，外形可调且空间占用小。
Description
【技术领域】
本发明涉及电气元件技术领域，特别涉及一种自带电路保护功能的聚合物基温敏电阻器。
【技术背景】
温敏电阻是指电阻阻值随温度变化的一类电阻，是敏感元件的一类，按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻器(PTC)和负温度系数热敏电阻器(NTC)。其广泛应用于各种家庭、工厂用电器中，能够在日常使用与生产中保证电器在安全温度内运行，对电路和设备起温度保护作用。
但现有基于温敏设计的保护器，如专利号：CN208891118U，其至少存在以下问题：若保护主体为感性负载，高温触发电路瞬时断开时有感生电动势产生，和电源叠加会对电器设备特别是精密设备产生损伤甚至损毁。且内部设计复杂体积大。对于精密设备现有防断电损伤方案多为加装UPS备电系统，但无疑会增加其成本并占有较大空间。基于以上问题，本发明以聚合物和微纳米离子分别为基体和导电主体，通过外场调控微纳米粒子在基体中的聚集结构构筑微细电通路(如示意附图1)。本发明提供了一种可靠而低成本的温敏电阻器及设计思路。
【发明内容】
[要解决的问题]
本发明的目的是在于提供一种自带电路保护功能的聚合物基温敏电阻器。
本发明的目的是在于提供一种可靠的温敏电阻器并用于感生电路保护的设计思路。
本发明的另一目的是在于提供一种通过外场制备聚合物基温敏电阻器的方法。
[技术方案]
针对上述市场趋势与现有产品问题，本发明提供了一种自带电路保护功能的聚合物基温敏电阻器及其制备方法，该方法采用高分子弹性体为基体，通过外场作用使功能粒子在介质中形成串状的微细导电通路。该特殊结构增强了材料本身对外界环境的敏感程度，利用聚合物基体受热膨胀效应改变微细导电通路连接情况，继而增大保护器电阻甚至适时断路，起到保护用电器的作用。
本发明可通过以下技术方案实现：
(1)优选填料粒子：本发明所述填科粒子可以是纳米级到毫米级的绝大多数响应磁场或电场的优良导电粒子；形态可以是棒状、片状、球状或者其他任意的不规则形状。
(2)填料粒子-高分子聚合物混合液的制备：向液态高分子弹性体中加入响应外场效应的优良导电粒子及固化剂，利用均质机获得分散均匀的材料混液。
(3)外场取向：将材料混液均匀倒入模具中。通过在垂直模具表面的方向上外加电场或磁场取向装置(电场线或磁感线垂直于膜面)，使导电粒子在基体中形成串状导电通路。
(4)固化：在热(或光)作用下使聚合物基体固化以稳定内部结构即得目标温敏电阻器。
【有益效果】
由于本发明采用了如上技术方案，因而具有如下优点：
1、非瞬时断路保护：所述保护器内部由大量微细电通路构成，在外界温度升高时，避免了瞬时断电对感性负载用电器设备的损伤甚至损毁；
2、自动恢复：所述保护器在外界温度降低时，又可自动减小装置整体电阻，恢复电路运行；
3、适应性好：通过外场可方便调控电阻内部微型电通路集成情况而进行灵敏度设计，从而适于不同使用情况。且具有良好的尺寸适用性；
4、温度响应快：所述保护器在外界温度升高到上限温度时，可迅速对电路进行断路保护，防止用电器过温运行；
5、加工制备简单：将盛有混合液的模具置于外场中，使混液中的导电粒子在基体中形成导电通路，即可获得所述热敏电阻电路保护器。
【附图说明】
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明做进一步的详细描述，其中：
图1为温敏电阻器内部结构示意图；
图2为电阻器断面的光学显微镜图；
图3为保护器电阻随温度变化的变化图。
【具体实施方式】
以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
实施例1：
以聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为可流动介质，石墨(Graphite)作为功能粒子，将石墨与PDMS以质量比为1:10的比例混合制成石墨与PDMS混合液，并向混合液中加入固化剂，且固化剂与PDMS质量比为1:10。将所得液经均质机真空均质后，均匀倒入模具中并垂直放置于电场正、负极板之间保持10min，利用热台将模具升温至100℃保温90min。自然冷却后取出即可得到以石墨、PDMS为原料的温敏电阻器，其内部结构如附图2。
测试：在25-50℃温度区间内利用直流低压电阻测试仪测量装置的实时温度与电阻，电阻-温度变化如图3。
【具体实施方式】
以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
实施例1：以聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为可流动介质，石墨(Graphite)作为取向粒子，将石墨与PDMS以质量比为1:10的比例混合制成NiCF与PDMS混合液，并向混合液中加入固化剂，且固化剂与PDMS质量比为1:10。将所得液经均质机真空均质后，均匀倒入模具中，盖上模具盖，用胶带缠绕封死，垂直放置于电场正、负极板之间，利用热台设置加热温度100℃，维持90min，即可得到以石墨、PDMS为原料的电路保护器。通过热台缓慢升高复合膜温度(25度至50度)，过程中，利用直流低压电阻测试仪测量装置的实时温度与电阻，绘制电阻-温度变化图。
Claims (8)
1.一种自带电路保护功能的聚合物基温敏电阻器，其特征在于包含以下几个制作步骤：将导电粒子加入聚合物基体制备匀质混液，灌入模具经外场作用调控内部结构后，固化即得所述温敏电阻器，并作为电路保护器用。
2.如权利要求1所述聚合物基温敏电阻器，其特征在于是正温度系数热敏电阻器(PTC)。
3.如权利要求1所述导电粒子，其特征在于可以是纳米级到毫米级的绝大多数响应磁场或电场的优良导电粒子；形态可以是棒状、片状、球状或者其他任意的不规则形状。
4.如权利要求1所述聚合物基体，其特征在于包括但不限于如PDMS,PVC等一种或多种高分子聚合物。
5.如权利要求1所述模具，其特征在于可根据不同需求设计其尺寸。
6.如权利要求1所述外场作用，其特征在于包括但不限于磁场、电场、重力场中的一种或多种。
7.如权利要求1所述内部结构，其特征在于形成了微细电通路，并可根据需要调整聚集状态从而设计器件灵敏度作为不同温度区间用。
8.如权利要求1所述固化，其特征在于包括但不限于热固化、光固化中的一种或多种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911172731.3A CN110793658A (zh) | 2019-11-26 | 2019-11-26 | 一种自带电路保护功能的聚合物基温敏电阻器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911172731.3A CN110793658A (zh) | 2019-11-26 | 2019-11-26 | 一种自带电路保护功能的聚合物基温敏电阻器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110793658A true CN110793658A (zh) | 2020-02-14 |
Family
ID=69446172
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911172731.3A Pending CN110793658A (zh) | 2019-11-26 | 2019-11-26 | 一种自带电路保护功能的聚合物基温敏电阻器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110793658A (zh) |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3866158A (en) * | 1972-08-18 | 1975-02-11 | Degussa | Resistance thermometer |
| CN1487533A (zh) * | 2002-06-24 | 2004-04-07 | Tdk��ʽ���� | Ptc热敏电阻部件和ptc热敏电阻及其制造方法 |
| JP2004253614A (ja) * | 2003-02-20 | 2004-09-09 | Nec Tokin Corp | 高分子ｐｔｃ素子及びその製造方法 |
| CN1698140A (zh) * | 2003-03-25 | 2005-11-16 | Tdk株式会社 | 有机质正特性热敏电阻 |
| CN1715329A (zh) * | 2004-06-29 | 2006-01-04 | Tdk株式会社 | 热敏电阻素材形成用树脂组合物以及热敏电阻 |
| CN1801406A (zh) * | 2004-12-28 | 2006-07-12 | Tdk株式会社 | 热敏电阻 |
| AU2004208147B2 (en) * | 2003-01-28 | 2010-04-01 | North Carolina State University | Methods, systems, and devices for evaluation of thermal treatment |
| CN102206419A (zh) * | 2011-04-02 | 2011-10-05 | 合肥工业大学 | 一种用于柔性温度传感器的敏感材料 |
| CN107192475A (zh) * | 2017-05-24 | 2017-09-22 | 清华大学深圳研究生院 | 基于微流控芯片的温度传感器系统及制备方法 |
| CN110423469A (zh) * | 2019-08-22 | 2019-11-08 | 中南大学 | 一种柔性温度传感器及其制备方法 |
-
2019
- 2019-11-26 CN CN201911172731.3A patent/CN110793658A/zh active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3866158A (en) * | 1972-08-18 | 1975-02-11 | Degussa | Resistance thermometer |
| CN1487533A (zh) * | 2002-06-24 | 2004-04-07 | Tdk��ʽ���� | Ptc热敏电阻部件和ptc热敏电阻及其制造方法 |
| AU2004208147B2 (en) * | 2003-01-28 | 2010-04-01 | North Carolina State University | Methods, systems, and devices for evaluation of thermal treatment |
| JP2004253614A (ja) * | 2003-02-20 | 2004-09-09 | Nec Tokin Corp | 高分子ｐｔｃ素子及びその製造方法 |
| CN1698140A (zh) * | 2003-03-25 | 2005-11-16 | Tdk株式会社 | 有机质正特性热敏电阻 |
| CN1715329A (zh) * | 2004-06-29 | 2006-01-04 | Tdk株式会社 | 热敏电阻素材形成用树脂组合物以及热敏电阻 |
| CN1801406A (zh) * | 2004-12-28 | 2006-07-12 | Tdk株式会社 | 热敏电阻 |
| CN102206419A (zh) * | 2011-04-02 | 2011-10-05 | 合肥工业大学 | 一种用于柔性温度传感器的敏感材料 |
| CN107192475A (zh) * | 2017-05-24 | 2017-09-22 | 清华大学深圳研究生院 | 基于微流控芯片的温度传感器系统及制备方法 |
| CN110423469A (zh) * | 2019-08-22 | 2019-11-08 | 中南大学 | 一种柔性温度传感器及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4238812A (en) | Circuit protection devices comprising PTC elements | |
| EP0417097B1 (en) | Heating element and method for making such a heating element | |
| CA1062755A (en) | Layered self-regulating heating article | |
| US4329726A (en) | Circuit protection devices comprising PTC elements | |
| JP6556471B2 (ja) | 迎角センサーの外ケースヒーター | |
| US10064243B2 (en) | Heat mat with thermostatic control | |
| CN207217700U (zh) | 一种电池加热电路、电池加热装置及无人机 | |
| CN204704916U (zh) | 一种变频式对流电暖器 | |
| CN110793658A (zh) | 一种自带电路保护功能的聚合物基温敏电阻器 | |
| KR101489900B1 (ko) | 액체금속 회로장치 및 그 제어방법 | |
| US20080186128A1 (en) | Polymeric positive temperature coefficient thermistor and process for preparing the same | |
| CN205538770U (zh) | 耐高温测试装置 | |
| CN110120288B (zh) | Pptc电阻膜及应用该pptc电阻膜的电池 | |
| Zhang et al. | Temperature control performance of a spaceborne PTC heating system: Dynamic modeling and parametric analysis | |
| CN209496293U (zh) | 一种除尘器灰斗用电加热控制装置 | |
| CN207502055U (zh) | 光学装置 | |
| Tian et al. | Stretchable Multifunctional Polydimethylsiloxane Composites with Cage‐Like Conductive Architecture for Integrated Thermosensitive and Electromagnetic Interference Shielding Performance | |
| US3264546A (en) | Temperature control of batteries | |
| CA1112477A (en) | Temperature sensor means with integral temperature limit functions | |
| El‐Tantawy | Plasticized/graphite reinforced phenolic resin composites and their application potential | |
| CN103971870A (zh) | 高分子热敏电阻器芯材及其产品的制备方法 | |
| TWI570419B (zh) | Ic升溫裝置及方法 | |
| CN208637558U (zh) | 一种电动车辆电池组恒温管理装置 | |
| CN117793979A (zh) | 一种低温低电压自适应热控制加热器及其制备方法 | |
| CN206181400U (zh) | 灵敏可控片式热敏电阻加热器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20200214 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |