溫敏漆測(cè)溫技術(shù)是以熒光探針?lè)肿幼鳛闇囟葌鞲衅?基于熒光溫度猝滅機(jī)理來(lái)測(cè)定物體表面溫度分布的一種測(cè)溫新技術(shù),主要應(yīng)用于風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中物體表面溫度的定量測(cè)定。熒光探針?lè)肿邮菧孛羝岬暮诵某煞?主要由具有高熒光強(qiáng)度和良好的熒光溫度猝滅性能的物質(zhì)組成。本研究以稀土Eu³⁺為中心離子,以對(duì)甲氧基苯甲酸（p-MOBA）為第一配體,1,10-鄰菲咯啉（phen）和2,2′-聯(lián)吡啶（bipy）分別為第二配體合成熒光探針?lè)肿覧u（pMOBA）3phen和Eu（p-MOBA）3bipy,再對(duì)兩個(gè)熒光探針?lè)肿臃謩e進(jìn)行稀土離子（Gd3+,La3+）摻雜,得到Eu0.5Gd0.5（p-MOBA）3phen、Eu0.5La0.5（p-MOBA）3phen、Eu0.5Gd0.5（p-MOBA）3bipy和Eu0.5La0.5（p-MOBA）3bipy熒光探針?lè)肿�。將所合成的熒光探針�(lè)肿优c甲基丙烯酸甲酯（MMA）混合,以過(guò)氧化苯甲酰（BPO）為引發(fā)劑引發(fā)聚合,制得六種溫敏漆樣品。利用掃描電鏡、元素分析、紫外可見(jiàn)吸收光譜、紅外光譜和熒光光譜對(duì)熒光探針?lè)肿拥男蚊�、結(jié)構(gòu)、發(fā)光性能及溫敏漆的熒光溫度猝滅特性進(jìn)... 

【文章來(lái)源】：長(zhǎng)春理工大學(xué)吉林省

【文章頁(yè)數(shù)】：73 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

熱電偶(a)；熱敏電阻溫度計(jì)(b)

5而影響溫敏漆性能；(5)聚合物基質(zhì)要有強(qiáng)附著力，使溫敏漆能夠穩(wěn)定的附著在被測(cè)物體的表面；(6)漆基的厚度要適中，一般要求厚度在20μm~40μm之間。本文選擇甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作為溫敏漆的基質(zhì)，因?yàn)樗且环N理想的長(zhǎng)鏈高分子復(fù)合材料，具有低透氧性，可以避免熒光氧猝滅，且具有較高的成膜穩(wěn)定性和良好的涂層性[32-34]。目前，最常用的聚合物基質(zhì)除了甲基丙烯酸甲酯，還有苯乙烯、蟲膠以及杜邦公司的ChromaClear(CC)等。1.2.3溫敏漆的工作原理實(shí)際的測(cè)溫中，溫敏漆是在熒光溫度猝滅的基礎(chǔ)上，將熒光探針?lè)肿幼鳛楣鈱W(xué)傳感器，當(dāng)紫外或者是可見(jiàn)光區(qū)的光子被熒光探針?lè)肿游蘸�，熒光探針�(lè)肿又械碾娮訉幕鶓B(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷，處于高激發(fā)態(tài)的電子經(jīng)過(guò)振動(dòng)馳豫以及非輻射內(nèi)轉(zhuǎn)換回到電子激發(fā)態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)。由于電子處于激發(fā)態(tài)是不穩(wěn)定的，所以會(huì)通過(guò)不發(fā)光過(guò)程或者是發(fā)光過(guò)程返回到基態(tài)。隨著溫度升高，激發(fā)態(tài)分子之間的碰撞頻率會(huì)增加，并且碰撞過(guò)程的相互作用使激發(fā)態(tài)分子沒(méi)有被活化，然后以不發(fā)光過(guò)程回到基態(tài)，大部分分子的光量子效率減少，熒光強(qiáng)度減弱[35,36]進(jìn)而將溫度大小轉(zhuǎn)化為熒光強(qiáng)弱后再進(jìn)行數(shù)字化處理。原理如圖1.2所示。圖1.2溫敏漆測(cè)溫原理圖Fig.1.2Temperaturemeasurementschematicdiagramoftemperaturesensitivepaint對(duì)待測(cè)物體進(jìn)行溫度測(cè)量時(shí)，通常使用刷子或者噴霧器將溫敏漆噴涂在待測(cè)物體的表面[37]，熒光探針?lè)肿訒?huì)被聚合物基質(zhì)固定在待測(cè)物體表面，然后用特定波長(zhǎng)的光照射待測(cè)物體表面，其表面的熒光強(qiáng)度隨著物體表面溫度的變化而變化，再由CCD攝像機(jī)捕獲不同位置或者同一位置不同時(shí)間熒光強(qiáng)度的數(shù)據(jù)值，然后根據(jù)熒光強(qiáng)度數(shù)據(jù)

6的連續(xù)變化再推演出待測(cè)物體表面溫度的連續(xù)變化。這種測(cè)溫新技術(shù)已被應(yīng)用于航天器的風(fēng)洞試驗(yàn)測(cè)試。圖1.3為溫敏漆在風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行溫度測(cè)量的工作原理圖。圖1.3風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中溫敏漆工作原理圖Fig.1.3Workingprinciplediagramoftemperaturesensitivepaintinwindtunnelexperiment1.2.4溫敏漆的發(fā)展過(guò)程基于熒光溫度猝滅機(jī)理的溫敏漆的研究始于二十世紀(jì)八十年代。在未研究溫敏漆之前，大多使用溫度記錄磷光質(zhì)和熱變色液晶進(jìn)行空氣動(dòng)力學(xué)以及熱轉(zhuǎn)移實(shí)驗(yàn)中的溫度測(cè)量。溫度記錄磷光質(zhì)是一種涂在被測(cè)物體表面的不溶性晶體或是粉末。熱變色液晶大多是應(yīng)用在黑色物體表面進(jìn)行溫度測(cè)量的技術(shù)[38]，它的測(cè)溫原理是根據(jù)被測(cè)物體表面溫度的變化情況有選擇的反射光并且發(fā)生相變。盡管這兩種溫度測(cè)量技術(shù)的測(cè)溫原理同高分子聚合物溫敏漆一樣，都是通過(guò)發(fā)光強(qiáng)度和溫度的關(guān)系來(lái)分析推斷被測(cè)物體表面溫度的變化，但是溫度記錄磷光質(zhì)的溫度測(cè)量區(qū)間大約在293K~1600K之間，與溫敏漆的低溫區(qū)(100K~423K)是有部分重疊的。所以從測(cè)溫區(qū)間的角度分析，溫度記錄磷光質(zhì)和溫敏漆的測(cè)溫范圍不同，兩種測(cè)溫方法可以相互補(bǔ)充，因此能夠從高溫區(qū)至低溫區(qū)覆蓋更廣的溫度區(qū)間進(jìn)行測(cè)溫。溫敏漆相比于溫度記錄磷光質(zhì)及熱變色液晶，是一種比較新的測(cè)溫技術(shù)。溫敏漆的優(yōu)點(diǎn)在于克服了溫度記錄磷光質(zhì)和熱變色液晶測(cè)溫精確度低、測(cè)試溫度區(qū)間有限等缺點(diǎn)，而且可以在溫度較低的低溫范圍內(nèi)進(jìn)行溫度測(cè)量，彌補(bǔ)了低溫區(qū)溫度測(cè)量的空白。尤其是在復(fù)雜的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中，使用溫敏漆對(duì)其進(jìn)行溫度測(cè)量更加合適。溫敏漆最早由俄羅斯研究，在此之后歐美的一些國(guó)家也相繼開(kāi)始溫敏漆的研究[39,40]。1982年貝爾實(shí)驗(yàn)室的A.Tyson和P.Kolodner利用溫敏漆（稀土銪配合物為熒光探針?lè)肿樱⿲?duì)運(yùn)行中集成電

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3279641