DE102005041495A1

DE102005041495A1 - Temperatursensor

Info

Publication number: DE102005041495A1
Application number: DE200510041495
Authority: DE
Inventors: Udo Dr. Weimar; Nicolae Dr. Barsan; Michael Dr. Wandel
Original assignee: Eberhard Karls Universitaet Tuebingen
Current assignee: Eberhard Karls Universitaet Tuebingen
Priority date: 2005-09-01
Filing date: 2005-09-01
Publication date: 2007-03-08
Also published as: EP1929261A1; WO2007025589A1

Abstract

Bei einem Temperatursensor (10), der zum Befestigen an oder auf Gegenständen aller Art geeignet ist, sind auf einem Substrat (12) mindestens zwei voneinander beabstandete Elektroden (14, 16) und mindestens eine Materialschicht (18) angeordnet. Die Materialschicht (18) ist zwischen den Elektroden (14, 16) ausgebildet, wobei sich die Materialschicht in Abhängigkeit von der auf die Materialschicht (18) wirkende Temperatur verändert oder sie reichert sich in unterschiedlicher Form zwischen den Elektroden (14, 16) an. Der Temperatursensor (10) benötigt keine Energiequelle und Materialveränderungen der Materialschicht (18) können über die Elektroden (14, 16) gemessen werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Temperatursensor, der an beliebigen Gegenständen angebracht werden kann und über den dauerhaft nachweisbar ist, ob einem Gegenstand über ein bestimmtes Maß hinaus Wärme zugeführt worden ist.

Bei zahlreichen Gegenständen ist es heute wichtig zu wissen, ob sie auf ihrem Weg von der Fertigung bis zu ihrem Einsatz so behandelt, d. h. zum Beispiel verpackt, gelagert, transportiert worden sind, dass ihre ursprüngliche Qualität und erwartete Wirkungsweisen keinen Schaden genommen haben. Der Temperatureinfluss ist bei vielen Produkten für deren Qualität und/oder Wirkungsweise entscheidend, sodass es von größtem Interesse eines Nutzers, Verwenders ist, zu wissen, ob das ihm zur Verfügung gestellte Produkt auf dem Weg von der Fertigung bis zum Einsatz temperatursicher behandelt wurde. Viele Lebensmittel erfahren durch eine unzulässige Wärmezufuhr eine Qualitätsverschlechterung, Arzneimittel möglicherweise ihre Wirksamkeit und Präzisionsbauteile können ihre Maßgenauigkeit verlieren. Deshalb ist es bedeutsam, vor allem bei Massengütern zu wissen, ob das einzelne Produkt fachgerecht behandelt wurde, bevor es seinem bestimmungsgemäßen Gebrauch zugeführt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Temperatursensor zu entwickeln, der in großen Stückzahlen einfach herzustellen ist, kostengünstig gebaut werden kann, dauerhaft funktionstüchtig ist, an beliebigen Gegenständen einfachst anzubringen ist, eine gewisse Flexibilität bezüglich der Montage aufweist und keine eigene Energiequelle benötigt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Temperatursensor gelöst, der auf einem Substrat mindestens zwei voneinander beabstandete Elektroden und mindestens eine Materialschicht aufweist, und wobei zwischen den Elektroden auf dem Substrat sich Material aus der Materialschicht in Abhängigkeit von der auf die Materialschicht wirkende Temperatur anreichert und/oder verändert.

Der erfindungsgemäße Temperatursensor hat den wesentlichen Vorteil, dass er keine bestimmten Materialien für das Substrat oder die notwendige Materialschicht benötigt. Wichtig ist allein, dass man über die Elektroden eine Kapazitätsmessung und/oder Widerstandsmessung durchführen kann und dass bei einer Temperaturänderung oder gewissen Wärmezufuhrmenge, die für das ausgewählte Produkt nicht gewünscht ist, die Materialschicht dann eine kapazitive Veränderung und/oder eine elektrische Widerstandsveränderung messbar erfährt. Die Kapazitäts- und/oder Widerstandsveränderung ist irreversibel, sodass dauerhaft nachgewiesen werden kann, ob das mit dem erfindungsgemäßen Temperatursensor versehene Produkt einer unzulässigen Wärmezufuhrmenge ausgesetzt war. Wird beispielsweise eine erhöhte Materialschicht aus Wachs in der Mitte zwischen den Elektroden ausgebildet und wird die Materialschicht so ausgewählt, dass sie sich im für das Produkt unzulässigen Temperaturbereich verändert, so verändert sich auch die Kapazität der Materialschicht zwischen den Elektroden oder der elektrische Widerstand, sofern die Materialschicht elektrisch leitfähig ist. Ist die Änderung an die Temperatur gekoppelt, deren Temperaturwert nachgewiesen werden soll, so kann dauerhaft über eine Messung immer nachgewiesen werden, ob das Produkt einer nicht vorgesehenen Temperatur ausgesetzt war, indem man die Referenzkapazität mit der gemessenen Kapazität vergleicht oder indem man gemessene elektrische Widerstandswerte miteinander vergleicht.

Nachdem der Temperatursensoraufbau keine Energiequelle benötigt, können Temperaturveränderungen an einem mit dem Temperatursensor versehenen Produkt dauerhaft nachgewiesen werden und die zeitliche Unbegrenztheit des Messnachweises ist einzig und allein von der Beständigkeit der Materialien abhängig, die für den Aufbau des Temperatursensors verwendet wurden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn sich die Anreicherung und/oder die Veränderung der Materialschicht durch eine Überschreitung des Schmelzpunktes der Materialschicht einstellen lässt. Dies hat den Vorteil, dass Materialschichten, von denen man den Schmelzpunkt kennt, auf das Substrat des Temperatursensors aufgebracht werden und über schreitet beispielsweise ein Gegenstand eine kritische Temperatur und entspricht der Schmelzpunkt der Materialschicht ebenfalls dieser kritischen Temperatur, so wird bei dieser Temperatur die Materialschicht den Aggregatzustand verändern und somit auch ihre kapazitiven Eigenschaften bzw. ihr elektrisches leitfähiges Verhalten. Wird dieses veränderte Verhalten bzw. die veränderten Eigenschaften gemessen, so kann das Maß einer Wärmezufuhr in einen Gegenstand bzw. dessen Temperaturbelastung nachgewiesen werden, indem man eine Messung am erfindungsgemäßen Temperatursensor vor einer Wärmebelastung und nach einer Wärmebelastung durchführt. Sind die gemessenen Werte gleich bzw. liegen sie in einem erlaubten Schwankungsbereich, so hat der mit dem erfindungsgemäßen Temperatursensor versehene Gegenstand keine unzulässige Wärmezufuhr erfahren. Sind die zu vergleichenden Messwerte signifikant unterschiedlich, so kann mit Sicherheit die Aussage gemacht werden, dass der geprüfte Gegenstand einer unzulässigen Wärmezufuhr ausgesetzt war.

Vorteilhaft ist es, wenn als Materialschicht ein Wachs aus einer der nachfolgenden Substanzen oder aus einer Kombination der nachfolgenden Substanzen eingesetzt wird. Hierbei handelt es sich um Substanzen, deren Schmelzpunkt zwischen –33° und +60° liegt. Denkbar sind auch Kombinationen der hier angegebenen Substanzen, sodass Schmelzpunkte von Substanzkombinationen hergestellt werden können, die zwischen den angegebenen Werten liegen. Die in der nachfolgenden Tabelle angegebenen Substanzen sind nur eine Auswahl und weitere Substanzen können ausgewählt werden, die beispielsweise von selbst ein wachshaltiges Verhalten aufweisen oder die zusätzlich in Basiswachse eingearbeitet werden bzw. sind.

Temueratursensorik mit Memoryeffekt

Zur Verfeinerung der zu messenden Zustände, denen ein mit dem Temperatursensor bestückter Gegenstand ausgesetzt war, sind mehrere Elektroden oder Elektrodenpaare auf dem Substrat vorgesehen. Über unterschiedliche Beabstandungen der Elektroden untereinander können unterschiedliche Wärmemengenzufuhren bestimmt werden.

Vorteilhaft ist es auch, wenn bei mehr als zwei Elektroden mindestens eine Elektrode eine unterschiedlich lange Erstreckung im Vergleich zu den anderen auf dem Substrat ausgebildeten Elektroden aufweist und/oder bei Elektrodenpaaren die Elektrodenpaare auf dem Substrat in einer Reihen- und/oder Parallelschaltung angeordnet sind. Dies erhöht die Möglichkeiten der durchzuführenden Messungen. Wertungen über die Temperaturbelastung eines Gegenstandes können differenzierter abgegeben werden.

Wird die Dicke der Materialschicht verändert, so kann auch das kapazitive bzw. elektrisch leitende Verhalten der eingesetzten Materialschicht verändert werden.

Das Substrat des erfindungsgemäßen Temperatursensors ist bevorzugt aus Glas oder Keramik zu wählen, wenn der erfindungsgemäße Temperatursensor in einem aggressiven Medium bzw. in einer aggressiven Atmosphäre eingesetzt werden soll. Das Substrat kann aber auch ein Kunststoffträger oder eine Kunststofffolie sein oder aber es lassen sich auch andere flexible Materialien als Trägermaterial für die Materialschicht und die Elektroden auswählen.

Sind die Elektroden und die Materialschicht flexibel ausgestaltet, beispielsweise durch eine Kunststofffolie, die das Substrat bildet, so lässt sich der erfindungsgemäße Temperatursensor einfachst auch auf ge krümmten Flächen anbringen. Somit kann der Temperatursensor immer dort an einem Gegenstand angebracht werden, wo er benötigt wird. Besonders einfach lassen sich Veränderungen der Materialschicht beim erfindungsgemäßen Temperatursensor dann messen, wenn an den Elektroden Messflächen zur Kontaktierung für ein Mess- und/oder Lesegerät ausgebildet sind.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung strömt die Materialschicht auf dem Substrat bei einem Aggregatzustandswechsel der Materialschicht aufgrund von Kapillarkräften in mindestens ein auf dem Substrat ausgebildetes Steigrohr ein und mindestens eine Elektrode ist jeweils längs und beidseits des Steigrohres an dem Steigrohr vorgesehen. Wird der Temperatursensor mit Steigrohren ausgebildet, in die eine flüssige Materialschicht einströmen kann, so kann auch eine Aussage über die Dauer der Wärmezufuhr bzw. der Temperatureinstrahlung auf den Temperatursensor gemacht werden. Werden nämlich die Steigrohre unterschiedlich im Querschnittsdurchmesser ausgeführt, so sind die in den Steigrohren wirkenden Kapillarkräfte unterschiedlich. In einem engen Steigrohr sind Flüssigkeitseinströmungen bzw. Änderungen stärker und schneller zu erkennen als in Steigrohren mit größeren Durchmessern. Werden in den Steigrohren in vergleichbaren Höhen beidseits der Steigrohre Elektroden angeordnet und sind ausschließlich die Durchmesser der Steigrohre unterschiedlich, so kann der Zustand eintreten, dass das eine oder andere Steigrohr mit Flüssigkeit beladen ist und ein anderes Steigrohr weist bei einer Messung noch das ursprüngliche Ausgangskapazitätsverhalten auf.

In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Temperatursensors kann in die Materialschicht ein elektrisch leitendes Metallpulver und/oder metallische Partikel eingemischt werden, die im funk tionsbereiten Zustand des Temperatursensors ohne Wärmezufuhr örtlich und in der Fläche begrenzt auf dem Substrat vorgesehen sind, wobei sich nach der Wärmezufuhr unter dem Wechsel des Aggregatzustandes der Materialschicht das Metallpulver oder die metallischen Partikel mit der flüssigen Materialschicht zwischen den Elektroden gleichmäßig verteilen. In diesem Fall wird die Gesetzmäßigkeit der Entropie genutzt, die in einem geschlossenen System minimal gleich bleibt, normalerweise aber steigt. Dies ist vor allem der Fall bei einer Temperaturerhöhung und bei einer Wärmezufuhr. Wird die Bindung der metallischen Partikel bzw. der elektrisch leitenden Partikel durch die Verflüssigung des Wachses aufgegeben, indem die Partikel örtlich gebunden sind, so verteilen sich die Partikel gleichmäßig zwischen den Elektroden und es kann eine Kapazitätsveränderung in der Materialschicht bzw. ein verändertes elektrisches leitfähiges Verhalten der Materialschicht gemessen werden. Wird das mit dem Temperatursensor versehene Produkt wieder abgekühlt, so werden die elektrisch leitenden Partikel örtlich so in die Metallschicht eingebunden und dort fixiert. Durch die erfolgte Zustandsänderung bzw. durch die örtlichen Platzwechsel der Partikel kann auch zeitlich versetzt der Nachweis geführt werden, ob ein Produkt einer unzulässigen Wärmezufuhr oder einer unzulässigen Temperaturbelastung ausgesetzt war.

Wird in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung auf dem Substrat auf der zu den Elektroden diametralen Flächen eine selbstklebende Beschichtung aufgebracht, so kann der erfindungsgemäße Temperatursensor einfachst auf einem Produkt, das temperaturüberwacht werden soll, dauerhaft befestigt werden.

Sind die elektrisch leitenden Partikel Kunststoffe, Kohlenstoffe oder aber sind die metallischen metallische Partikel magnetisierbar, so können die Partikel in einer vorgegebenen Verteilung in der Materialschicht des Temperatursensors auch dann über einen Magnetstreifen gehalten werden, wenn der Temperatursensor einer unzulässigen Temperatur bei der Lagerung oder beim Transport ausgesetzt werden sollte.

Weiterhin kann der erfindungsgemäße Temperatursensor in einem RFID-Element eingesetzt und auch dort integriert werden. Wird auf die bekannte Technologie der Radio-Frequency-Identification zurückgegriffen, so lassen sich auch Daten berührungslos und ohne Sichtkontakt aus dem Temperatursensor auslesen und sie können entsprechend gespeichert werden.

Bezüglich eines Verfahrens wird die Erfindung zur Herstellung eines Temperatursensors mit nachfolgenden Herstellungsschritten gelöst.

Erstens werden Elektroden auf ein Substrat aus Glas, Keramik, Kunststoff oder Kunststofffolie aufgebracht. Anschließend werden in einem zweiten Arbeitsschritt die Elektroden in eine Materialschicht aus Wachs, bestehend aus den Substanzen der Tabelle 1 bzw. aus Kombinationen von Substanzen aus der Tabelle 1 eingebettet und anschließend wird die Materialschicht bei einer Herstellungsform des Temperatursensors ausgehärtet. In einer anderen Ausführungsform werden in die flüssige bzw. viskose Wachsschicht in einem dritten Arbeitsschritt noch elektrisch leitfähige Partikel aus Kunststoff, Metall oder Kohlenstoff eingebracht und auch lokal ausgerichtet. Anschließend wird die Materialschicht ausgehärtet. Werden derartige Verfahrensschritte angewendet, so kann einfachst und kostengünstig der erfindungsgemäße Temperatursensor hergestellt werden. Werden elektrisch leitfähige und magnetisierbare Partikel in der Materialschicht eingesetzt, so können diese mit einem Elektromagneten ausgerichtet werden. Ebenfalls ist es auch denkbar, dass man über ein mit metallischen Partikeln versehenes Klebeband, die elektrisch leitfähigen bzw. magnetisierbaren Partikel auf eine Materialschicht bringt, indem diese Partikel oberflächenlagernd auf dem Klebeband haften. Beim Anschmelzen der Metallschicht werden die Partikel in gewünschter Weise in die Materialschicht transferiert. Sind die Partikel in die flüssige bzw. viskose Materialschicht eingebracht worden, so wird diese Materialschicht ausgehärtet. Die Partikel sind dann örtlich in der Materialschicht fixiert.

Der erfindungsgemäße Temperatursensor wird in nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Die gezeigten Darstellungen in den Figuren sind stark schematisiert und nicht maßstäblich zu verstehen. Der erfindungsgemäße Temperatursensor kann sehr kleinflächig und auch bezüglich seiner Gesamtdicke sehr dünn ausgebildet sein, indem für alle Verfahrensschritte Komponenten in Folienstärke eingesetzt werden.

Es zeigt:
1 eine Draufsicht auf einen Temperatursensor mit einer Materialschicht, die zwei Elektroden auf einem Substrat aufweist;
2 einen erfindungsgemäßen Temperatursensor im funktionsbereiten Zustand mit einer Materialschicht, in die elektrisch leitfähige Partikel eingebettet sind;
3 einen erfindungsgemäßen Temperatursensor im aktivierten Zustand, in dem sich die Materialschicht verflüssigt hat;
4 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Temperatursensors mit drei Elektroden;
5 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Temperatursensors mit Steigrohren; und
6 den Schichtaufbau eines erfindungsgemäßen Temperatursensors.
1 zeigt einen Temperatursensor 10 mit einem Substrat 12, auf das eine erste Elektrode 14 aufgebracht ist. Die erste Elektrode 14 weist eine erste Messfläche 15 auf. Beabstandet von der ersten Elektrode 14 ist auf dem Substrat eine zweite Elektrode 16 angeordnet, an der eine zweite Messfläche 17 ausgebildet ist. Die erste und zweite Elektrode 14, 16 sind in eine Materialschicht 18 eingebettet. Die ersten und zweiten Messflächen 15, 17 sind für ein Lesegerät am Temperatursensor 10 frei zugänglich, sodass kapazitive Veränderungen der Materialschicht bzw. Veränderungen des elektrischen Widerstandes der Materialschicht 18 über die Elektroden 14, 16 gemessen werden können. Die Materialschicht 18 wird bei dem Temperatursensor 10 so ausgewählt, dass sie auf eine kritische Temperatur eines Gegenstandes abgestimmt ist, an dem der Temperatursensor 10 angebracht ist. Wird die kritische Temperatur an dem Gegenstand überschritten, so verändert sich das kapazitive Verhalten bzw. das elektrische Verhalten der Materialschicht 18 dauerhaft. Zeitlich versetzt kann somit über die Elektroden 14, 16 das unterschiedliche kapazitive Verhalten bzw. ein Differenzwiderstand gemessen werden. Sind Referenzausgangswerte und gemessene Werte unterschiedlich, so ist dies der Nachweis, dass das mit dem Temperatursensor 10 versehene Produkt einer unzulässigen Wärmezufuhr bzw. Temperatureinstrahlung ausgesetzt war.
2 zeigt einen Temperatursensor 20 mit einem Substrat 22, auf dem eine erste Elektrode 24 mit einer ersten Messfläche 25 angeordnet ist. Örtlich beabstandet ist eine zweite Elektrode 26 mit einer zweiten Messfläche 27 auf dem Substrat 22 angeordnet. Die Elektroden 24, 26 sind in eine Materialschicht eingebettet und im Bereich einer Elektrode 26 sind metallische Partikel 29 angeordnet. Die metallischen Partikel 29 sind in einer wachsartigen Materialschicht 28 fixiert, weil die Materialschicht 28 im in der 2 gezeigten Zustand fest und ausgehärtet ist. Das Ansprechverhalten des Temperatursensors 20 kann über einen Abstand 29' eingestellt werden, indem die metallische Partikelkonzentration unterschiedlich beabstandet von der ersten Elektrode 24 eingebettet wird. Schmilzt die Materialschicht 28 auf, so können die metallischen Partikel 29 den Erkenntnissen der Entropie folgend sich in der flüssigen Materialschicht 28 bewegen und es stellt sich eine Verteilung ein, wie sie beispielhaft in 3 gezeigt ist. Über die Messflächen 25, 27 lassen sich die Zustandsveränderungen der Materialschicht 28 und die unterschiedliche Verteilung der metallischen Partikel 29 über eine Widerstandsveränderung erfassen.
In 3 ist zwischen den Elektroden 24, 26 ein Stromfluss möglich.
4 zeigt eine weitere Ausbildung eines Temperatursensors 30 mit einem Substrat 32 und einer ersten Elektrode 34 mit einer ersten Messfläche 35, einer zweiten Elektrode 36 und einer zweiten Messfläche 37, wie sie in eine Materialschicht 38 eingebettet sind. Metallische Partikel 39 sind an der zweiten Elektrode 36 konzentriert in die ausgehärtete Materialschicht 38 eingebunden. Eine dritte Elektrode 41 mit einer dritten Messfläche 42 ist ebenfalls in die Materialschicht 38 eingebettet. Werden nun elektrisch leitende Zustandsveränderungen zwischen den Elektroden 36, 41 einerseits und 36, 34 andererseits gemessen, so kann über den Temperatursensor 30 auch die Dauer einer Wärmezufuhr in den Temperatursensor 30 erfasst werden.
5 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Temperatursensors 50 mit einem Substrat 52, auf dem Elektrodenpaare 54, 55, 56, 57 und Elektrodenpaare 58, 59 angeordnet sind. Auf dem Substrat 52 ist eine Materialschicht 61 ausgebildet, die bei einem Aggregatzustandswechsel von der festen in die flüssige Form in Steigrohre 63, 65, 67 einströmen kann. Das Einströmen der verflüssigten Materialschicht 61 erfolgt über Kapillarkräfte. Über eine Kapazitätsänderung 69 kann festgestellt werden, ob eine Materialschicht in verflüssigter Form in die Steigrohre 63, 65, 67 in den Bereich der Elektrodenpaare eingeströmt ist und sich dort möglicherweise wieder verfestigt hat.
6 zeigt die Herstellung eines erfindungsgemäßen Temperatursensors 70 mit einem Substrat 72, auf dem Elektroden 74, 76 aufliegen, die in eine Materialschicht 78 eingebettet sind. Elektrisch leitende Partikel 79 aus Metall, Kunststoff oder Kohlenstoff sind mit dem Bezugszeichen 79 gekennzeichnet. Sind die Partikel 79 magnetisierbar, so können sie über Magnete innerhalb der Materialschicht 78 ausgerichtet werden, solange die Materialschicht 78 noch nicht ausgehärtet ist.
Auf ein Peltierelement 81 wird ein folienartiges Substrat 72 aufgelegt. Auf dieses Substrat 72 werden die Elektroden 74, 76 gebracht. Wird die Materialschicht 78 in flüssiger Phase auf das Substrat und die Elektroden 74, 76 aufgebracht, so lassen sich die Partikel 79 über einen Elektromagneten auf dem Substrat 72 örtlich positionieren. Nach der Positionierung wird die Materialschicht 78 ausgehärtet und der Temperatursensor ist wie erfindungsgemäß beschrieben einsetzbar.
Bei einem Temperatursensor 10, der zum Befestigen an oder auf Gegenständen aller Art geeignet ist, sind auf einem Substrat 12 mindestens zwei voneinander beabstandete Elektroden 14, 16 und mindestens eine Materialschicht 18 angeordnet. Die Materialschicht 18 ist zwischen den Elektroden 14, 16 ausgebildet, wobei sich die Materialschicht 18 in Abhängigkeit von der auf die Materialschicht 18 wirkende Temperatur verändert oder sie reichert sich in unterschiedlicher Form zwischen den Elektroden 14, 16 an. Der Temperatursensor 10 benötigt keine Energiequelle und Materialveränderungen der Materialschicht 18 können über die Elektroden 14, 16 gemessen werden.

Claims

Temperatursensor (10; 20; 30; 50; 70) zum Befestigen an oder auf Gegenständen aller Art, wobei der Temperatursensor (10; 20; 30; 50; 70) auf einem Substrat (12; 22; 32; 52; 72) mindestens zwei voneinander beabstandete Elektroden (14, 16; 24, 26; 34, 36, 41; 54, 55, 56, 57, 58, 59; 74, 76) und mindestens eine Materialschicht (18; 28; 38; 61; 78) aufweist, und wobei zwischen den Elektroden (14, 16; 24, 26; 34, 36, 41; 54, 55, 56, 57, 58, 59; 74, 76) auf dem Substrat (12; 22; 32; 52; 72) sich Material aus der Materialschicht (18; 28; 38; 61; 78) in Abhängigkeit von der auf die Materialschicht (18; 28; 38; 61; 78) wirkende Temperatur anreichert und/oder verändert.
Temperatursensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Anreicherung und/oder die Veränderung der Materialschicht (18; 28; 38; 61; 78) durch eine Überschreitung des Schmelzpunktes der Materialschicht (18; 28; 38; 61; 78) einstellt.
Temperatursensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Materialschicht (18; 28; 38; 61; 78) ein Wachs aus einer der nachfolgenden Substanzen oder aus einer Kombination der nachfolgenden oder anderer vergleichbarer Substanzen 1,1,1-Trichlorethan Nitromethan DL-Limonen o-Xylol 1-Octen Glykol Cycloheptan Nonanol 1-Chlonaphtalin Cyclohexan Cyclodekan Cyclononan p-Xylol Cyclooctan 1,2,4-Trichlorbenzol Acetophenon Heptadecan Heptandiol Cyclohexanon Tert-Butanol 2-Hexandecanol 1,2,3-Trichlorbenzol Hexandiol vorgesehen ist.
Temperatursensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Elektroden (34, 36, 41) oder Elektrodenpaare (54, 55, 56, 57, 58, 59) auf dem Substrat (32; 52) vorgesehen sind.
Temperatursensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Beabstandung der Elektroden (14, 16; 24, 26; 34, 36, 41) auf dem Substrat (12; 22; 32) veränderbar ist.
Temperatursensor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehr als zwei Elektroden (34, 36, 41) mindestens eine Elektrode (41) eine unterschiedlich lange Erstreckung im Vergleich zu den anderen auf dem Substrat (32) ausgebildeten Elektroden (34, 36) aufweist, und/oder dass bei Elektrodenpaaren (54, 55, 56, 57, 58, 59) die Elektrodenpaare (54, 55, 56, 57, 58, 59) auf dem Substrat (52) in einer Reihen- und/oder Parallelschaltung angeordnet sind.
Temperatursensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Materialschicht (18; 28; 38; 61; 78) veränderbar ist.
Temperatursensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (12; 22; 32; 52; 72) aus Glas, Keramik, Kunststoff, einer Kunststofffolie oder aus einem anderen flexiblen Material besteht.
Temperatursensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (14, 16) und die Materialschicht (18) bei einem Substrat (12) aus Kunststofffolie oder aus einem anderen Material flexibel ausgebildet sind.
Temperatursensor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an den Elektroden (14, 16; 24, 26; 34, 36, 41) Messflächen (15, 17; 25, 27; 35, 37, 42) zur Kontaktierung mit einem Mess- und/oder Lesegerät vorgesehen sind.
Temperatursensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in die Materialschicht (61) auf dem Substrat (52) beim Aggregatszustandswechsel der Materialschicht (61) aufgrund von Kapillarkräften in mindestens ein auf dem Substrat (52) ausgebildetes Steigrohr (63, 65, 67) einströmt und mindestens eine Elektrode (54, 55, 56, 57, 58, 59) jeweils längs und beidseits des Steigrohres (63, 65, 67) vorgesehen ist.
Temperatursensor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in die Materialschicht (28; 38; 78) elektrisch leitendes Metallpulver und/oder metallische Partikel (29; 39; 79) eingebracht sind, die im funktionsbereiten Zustand des Temperatursensors (20; 30; 70) ohne Wärmezufuhr örtlich und in der Fläche begrenzt auf dem Substrat (22; 32; 72) vorgesehen sind und dass nach der Wärmezufuhr unter dem Wechsel des Aggregatzustandes der Materialschicht (28; 38; 78) das Metallpulver oder die metallischen Partikel (29; 39; 79) mit der Materialschicht (28; 38; 78) zwischen den Elektroden (24, 26; 34, 36, 41; 74, 76) verteilt sind.
Temperatursensor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (12; 22; 32; 52; 72) auf der zu den Elektroden diametralen Fläche eine selbstklebende Beschichtung aufweist.
Temperatursensor nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallpulver und/oder die metallischen Partikel (29; 39; 79) magnetisierbar sind.
Temperatursensor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Materialschicht (28; 38; 78) ein Magnetstreifen abziehbar vorgesehen ist.
Temperatursensor nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (10; 20; 30; 50; 70) in ein RFID-Element integriert ist.
Herstellungsverfahren eines Temperatursensors (70) mit nachfolgenden Herstellungsschritten: a) Aufbringung von Elektroden (74, 76) auf ein Substrat (72) aus Glas, Keramik, Kunststoff, Kunststofffolie; b) Einbettung der Elektroden (74, 76) in eine Materialschicht (78) aus Wachs bestehend aus Substanzen nach Anspruch 3; c) Aushärtung des flüssigen oder viskosen Wachses nach Arbeitsschritt b) oder zuvor noch Einbringung und lokale Ausrichtung von Metallpulver und/oder metallischen Partikeln (79) im noch viskosen oder flüssigen Wachs und anschließende Aushärtung der wachsartigen Materialschicht (78).
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung des Metallpulvers und/oder der metallischen Partikel (79) mit einem Elektromagneten (82) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbringung des Metallpulvers und/oder der metallischen Partikel (79) in die Materialschicht (78) über ein mit dem Metallpulver und/oder den metallischen Partikeln (79) benetztes Klebeband erfolgt, das beim Aufschmelzen der Materialschicht (78) das Metallpulver bzw. die metallischen Partikel (79) an die Materialschicht (78) abgibt.