纳米纤维热探测薄膜及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种纳米纤维热探测薄膜及其制备方法与应用，其中，所述纳米纤维热探测薄膜包括像素点阵列和连接部，所述像素点阵列中每相邻两个像素点之间通过所述连接部相连，所述像素点和所述连接部均包括纳米纤维，并且所述像素点的纳米纤维为致密排列的纤维，所述连接部的纳米纤维为稀疏排列的纤维，所述纳米纤维包括温敏荧光材料

【技术实现步骤摘要】
纳米纤维热探测薄膜及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于红外成像
，具体涉及一种纳米纤维热探测薄膜及其制备方法与应用
。

技术介绍

[0002]红外热成像技术具有非接触
、
快速
、
高效等优点，被广泛应用于生物探测
、
医学病理诊断
、
车载夜视系统和安保监控等领域
。
红外热探测器的基本原理为：目标探测物体发出的红外辐射信号通过透镜在热探测单元上成像，引起成像区域对应像素点温度升高
。
像素点由温度敏感材料组成，当温度发生变化时，像素点的电学或光学响应发生变化，通过捕捉这一信号变化即可识别被探测物体的形状和温度
。
为了获得足够的对比度，像素点之间以及像素点与基底或支座之间需要保证良好的隔热
。
根据读出信号不同，红外热探测器可以分为电学读出式和光学读出式两种
。
其中，电学读出式热探测器通过读取像素点的电阻或电容变化来识别物像，需要针对探测单元上的每一个像素点设计读出电路，而电路由高热导率的金属材料组成，严重影响像素点之间以及像素点与基底之间的隔热效果
。
此外，读出电路的焦耳热也会对像素点温度变化产生干扰
。
[0003]相关技术中光学读出式热探测器存在多种类型，其中一种光学读出式热探测器的像素点由对温度敏感的荧光材料组成，在特定波长的激发光下，像素点的温度变化会引起发光强度的变化，通过普通光学
CCDr/>即可捕捉到这一差异并识别出物像
。
因此光学读出式热探测器可以实现信号的非接触式获取，避免了电学读出式热探测器由于读出电路带来的热损失和热干扰
。
[0004]对于光学读出式热探测器，为了提高成像的对比度，同样也需要像素点之间以及像素点与基底或支座之间有良好的隔热
。
目前像素点与基底或支座之间主要采用复杂的细长梁结构来连接，以减小像素点与基底或支座之间的热传递，该方案主要存在以下不足：
[0005]1)
要保证像素点与基底或支座之间连接的强度和刚度，需要其中间连接的细长梁结构截面大，长度短；而为了获得较好的隔热效果，需要其中间连接的细长梁结构截面小，长度长
。
因此，结构稳定性与隔热性能难以兼顾
。
[0006]2)
为了避免像素点与基底或支座直接接触，需要将像素点与连接梁设计成三维立体镂空结构，加工工艺复杂，生产流程长，制造成本高
。
[0007]因此，现有的光学读出式热探测器有待改进
。

技术实现思路

[0008]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一
。
为此，本专利技术的一个目的在于提出一种纳米纤维热探测薄膜及其制备方法与应用，该纳米纤维热探测薄膜中各像素点之间的热串扰小且有足够的连接强度和刚度，将其应用于热探测器中，可以获得良好的探测成像质量
。
[0009]在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种纳米纤维热探测薄膜
。
根据本专利技术的实
施例，所述纳米纤维热探测薄膜包括像素点阵列和连接部，所述像素点阵列中每相邻两个像素点之间通过所述连接部相连，所述像素点和所述连接部均包括纳米纤维，并且所述像素点的纳米纤维为致密排列的纤维，所述连接部的纳米纤维为稀疏排列的纤维，所述纳米纤维包括温敏荧光材料
。
[0010]根据本专利技术实施例的纳米纤维热探测薄膜，其包括像素点阵列和连接部，像素点阵列中每相邻两个像素点之间通过连接部相连，像素点和连接部均为包括温敏荧光材料的纳米纤维，并且像素点的纳米纤维为致密排列的纤维，连接部的纳米纤维为稀疏排列的纤维
。
目标探测物体发出的红外辐射信号通过透镜在热探测单元上成像，引起成像区域内的像素点温度升高，而成像区域外的像素点温度基本不变
。
由于纳米纤维包括温敏荧光材料，因此成像区域内的像素点发出的荧光强度降低，而成像区域外的像素点发出的荧光强度保持不变，通过光学
CCD
即可捕捉这一信号差异的范围和强度从而识别被探测物体的形状和温度
。
由于像素点的纳米纤维为致密排列的纤维，从而能够提供较高的信号强度；由于连接部为稀疏排列的纤维，从而能有效避免像素点之间的热传递，提高成像精度，并且连接部能保证像素点之间有足够的连接强度和刚度，同时由于像素点的纳米纤维比连接部的纳米纤维更加致密，因此像素点的纳米纤维发出的荧光强度比连接部的纳米纤维发出的荧光强度高，可以避免连接部对成像的影响
。
综上，本申请的纳米纤维热探测薄膜中各像素点之间的热串扰小且有足够的连接强度和刚度，能够获得良好的探测成像质量
。
[0011]另外，根据本专利技术上述实施例的纳米纤维热探测薄膜还可以具有如下附加的技术特征：
[0012]在本专利技术的一些实施例中，所述像素点的孔隙率不大于
30
％，所述连接部的孔隙率为
75
％～
90
％
。
由此，像素点区域能够提供较高的信号强度，同时该纳米纤维热探测薄膜中各像素点之间的热串扰小且有足够的连接强度和刚度，能够提高探测成像质量
。
[0013]在本专利技术的一些实施例中，所述像素点的宽度与所述连接部的宽度比为1：
(0.2
～
1)。
由此，该纳米纤维热探测薄膜中各像素点之间的热串扰小且有足够的连接强度和刚度，能够提高探测成像质量
。
[0014]在本专利技术的一些实施例中，所述纳米纤维进一步包括高分子聚合物，其中，所述纳米纤维中高分子聚合物的质量分数为
96wt
％～
99wt
％，温敏荧光材料的质量分数为
1wt
％～
4wt
％
。
由此，有利于提高信号强度和探测成像质量
。
[0015]在本专利技术的一些实施例中，所述温敏荧光材料包括钌基金属配合物
、
铱基金属配合物和铕基金属配合物中的至少之一
。
[0016]在本专利技术的一些实施例中，所述高分子聚合物包括聚偏氟乙烯
、
聚氧化乙烯
、
聚丙烯腈
、
聚乙烯吡咯烷酮
、
聚甲基丙烯酸甲酯和聚乙烯醇中的至少之一
。
[0017]在本专利技术的一些实施例中，所述像素点为方形或圆形
。
[0018]在本专利技术的第二个方面，本专利技术提出了一种制备上述的纳米纤维热探测薄膜的方法
。
根据本专利技术的实施例，所述方法包括：
[0019](1)
将温敏荧光材料
、
高分子聚合物和溶剂混合，以便得到纺丝前驱体；
[0020](2)
采用模板电极为接收平台，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种纳米纤维热探测薄膜，其特征在于，包括像素点阵列和连接部，所述像素点阵列中每相邻两个像素点之间通过所述连接部相连，所述像素点和所述连接部均包括纳米纤维，并且所述像素点的纳米纤维为致密排列的纤维，所述连接部的纳米纤维为稀疏排列的纤维，所述纳米纤维包括温敏荧光材料
。2.
根据权利要求1所述的纳米纤维热探测薄膜，其特征在于，所述像素点的孔隙率不大于
30
％，所述连接部的孔隙率为
75
％～
90
％
。3.
根据权利要求1所述的纳米纤维热探测薄膜，其特征在于，所述像素点的宽度与所述连接部的宽度比为1：
(0.2
～
1)。4.
根据权利要求1所述的纳米纤维热探测薄膜，其特征在于，所述纳米纤维进一步包括高分子聚合物，其中，所述纳米纤维中高分子聚合物的质量分数为
96wt
％～
99wt
％，温敏荧光材料的质量分数为
1wt
％～
4wt
％
。5.
根据权利要求4所述的纳米纤维热探测薄膜，其特征在于，所述温敏荧光材料包括钌基金属配合物
、
铱基金属配合物和铕基金属配合物中的至少之一
。6.
根据权利要求4所述的纳米纤维热探测...

【专利技术属性】
技术研发人员：王敏，胡锟，李松，周斌，翟羽飞，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：