将导电纳米颗粒添加至高分子材料基体中可以制成拥有良好力学、热学及电学等性能的导电复合材料,已被广泛应用于航空航天、汽车工业、生物医药及化工等领域。石墨烯(graphene)具有大的比表面积,高的电子迁移率和高强度等特点,将其作为增强颗粒加入高分子基体中能够有效地改善高分子材料的各项性能。该石墨烯/高分子基纳米复合材料在温度传感器方面的应用也受到了越来越多的关注。本研究制备了石墨烯/环氧树脂纳米复合材料薄片并以此为基础将其制成了温度传感器试件,通过实验研究和理论分析方法重点研究了温度传感器在直流环境下的热电阻效应和交流环境下的介电损耗特性。一、采用溶液共混法,经过超声波振动搅拌与行星搅拌的分散方式制备了石墨烯/环氧树脂纳米复合材料薄片。将薄片两端表面进行打磨并涂抹导电银浆作为电极,制成统一规格的温度传感器试件。采用SEM与TEM分析了材料形貌,研究结果表明,石墨烯在环氧树脂基体中分散良好,没有明显的团聚现象,同时可看到石墨烯在基体中相互搭接形成导电网络。通过导电性测试发现,该纳米复合材料的导电性能随石墨烯含量的增加而呈非线性增强的趋势。二、搭建了温度传感器的热电阻效应测试系统,在30℃-100℃范围内对温度传感器在直流环境下的热电阻效应进行了分析。研究结果发现:(1)温度传感器的电阻随着温度的升高而呈近似线性减小的趋势,表现出负温度系数(NTC)效应;(2)石墨烯含量越低,温度传感器电阻随温度升高而减小的幅度越大,拥有更大的电阻温度系数;(3)温度传感器的初始电阻经过热循环测试后会减小,经过3次热循环处理之后,传感器的热电阻关系趋于稳定。三、建立了石墨烯/环氧树脂纳米复合材料导电性能理论模型,该模型能够有效地评价石墨烯含量与电导率之间的关系,并结合隧道效应理论建立了温度-电阻理论模型,其分析了该温度传感器热电阻效应的机理。四、本文还研究了该纳米复合材料温度传感器在交流环境下的温度传感特性。实验结果表明:(1)温度传感器的阻抗随测试频率增大而减小;(2)在交流环境下,损耗角的正切值(tanδ)与石墨烯的含量有关,石墨烯含量越高,tanδ也会相应的增大;(3)在相同频率下温度传感器的tanδ随着温度升高而增大,测试频率与石墨烯含量都会影响tanδ随温度变化的趋势。