温度探测新纪元中国计量大学研制出利用稀土材料的高效温度传感器开启了传感器原理与作用的创新征程
导语:光纤温度传感器凭借其卓越的性能,如高可靠性、高绝缘性、良好的抗电磁干扰能力、优异的重复性和快速响应速度,以及较低的成本,成为了新一代温度传感器研究领域内的一个重要研究方向。中国计量大学赵士龙团队在浙江省自然科学基金的支持下,对利用稀土掺杂氧氟微晶玻璃制备光纤进行了深入探究。据了解,该项目于今年四月份已经圆满完成,并取得了一系列创新性的成果。
作为战略资源,稀土金属因其独特之处,在军事、冶金工业、石油化工以及玻璃陶瓷等多个领域扮演着不可或缺的角色。如何有效利用这些稀土资源,不断拓展它们在各个应用领域中的使用范围,这些年来一直是科研人员关注的话题。在浙江省自然科学基金的大力支持下,中国计量大学赵士龙团队对用稀土掺杂氧氟微晶玻璃制造光纤进行了细致的研究。该课题已于今年4月正式结束,并取得了一系列令人瞩目的进展。
赵士龙教授指出,目前市场上已经有许多种类繁多的温度传感器,比如热电偶、热电阻和辐射式温度计等,但这些传统型号往往只能适用于常规环境下的应用。当涉及到高科技行业或者极端环境时,这些传统设备就显得力不从心,因此对于更先进类型温测设备有着不断增长的需求。
“与众不同的光纤温度传感器具备高度可靠、高级绝缘性能、强大的抗干扰能力以及优质重复性和快速响应速度,同时价格相对较低,这使得它成为开发新型温控系统中一个前沿研究方向。”赵士龙教授提出了他的看法,他特别强调这种技术尤其适合那些恶劣条件下的工作场所,比如存在大电流、高磁场、大气污染或易燃易爆物品的地方,其潜在价值巨大且具有广阔发展空间。
在这个项目中,科研小组基于荧光原理设计了一种特殊类型温控敏度测试方法,他们通过某些金属离子——尤其是稀土元素——发出的荧光反应,与不同基材之间产生交互作用,从而建立起了这两者的关系模型,以此来精确测定待分析材料内部温度值。这项技术开创性的思路为后续更多关于温度检测方面的问题提供了新的解决方案。
“通过对氧氟微晶玻璃配方及其生产工艺进行优化设计,我们成功地制造出了透明度极高且具有自我激活功能的人造材料。而我们进一步分析发现,即便是最细微的小变化也能显著影响到整个材料网络结构以及物理化学特征。”赵士龙教授解释说,“这一过程对于理解并改善材料自身能够承受多少压力的关键参数至关重要。”
本次实验室研制出的这款含有稀土元素改良过氧氟微晶玻璃基底,是未来开发专利护航型特殊单向色散效率最高智能防火安全灯管提供理论依据的一部分。此外,该项目还将13篇SCI学术论文发表,其中5篇登上了顶尖期刊;获得国家专利3项;培养出五名优秀博士生。在整个项目执行期间,赵士龙老师被评选为浙江省高校青年学科带头人,并荣获2018年度浙江省优秀教师称号。他以此证明自己不仅是一位杰出的教育家,也是一位富有创新精神和卓越成就的地球物理学者。