基于金属涂层设计的金属-陶瓷杂化纤维框架用于高温耐受的温度-压力传感

《Advanced Fiber Materials》：Hybrid Metal–ceramic Fiber Frameworks Based on Designs of Metallic Coatings for High-temperature Resistant Temperature–pressure Sensing

　　摘要极端热环境要求传感器具备两种互斥的特性：柔性（以贴合曲面并承受动态应力）和耐高温性（以避免在400°C以上发生降解）。然而，现有的基于聚合物的柔性传感器热稳定性差，而传统的陶瓷和金属高温传感器则缺乏柔性。在此，我们提出了一种混合金属-陶瓷框架，即铂金合金包覆的氧化锆-氧化铝纳米纤维（Pt?Au???@ZANF），实现了高达800°C的柔性双功能温度-压力传感。对固态去润湿、纳米晶熔化和相稳定性的系统研究表明，富金合金Pt?.??Au?.??为最优选择：在空气中800°C下2小时后，该合金仍保持单一面心立方相和低电阻率（增幅不到一个数量级），优于纯Pt/Au和富Pt合金（易发生相分离/球化）。在Pt?.??Au?.??@ZANF上激光制备电极，可得到同时具备耐高温性和柔性的双功能温度-压力传感器。该传感器的灵敏度范围为0.019 kPa?1至0.054 kPa?1，在800°C下经过360次循环（≥3小时）后保持稳定，远超其他报道的温度-压力传感器的最高工作温度（≤300°C）。该框架结合了柔性和耐高温性，这是在弯曲工业机器人关节、化工厂反应器和航天器表面实现可靠传感的两项基本属性。图示摘要