一种基于热传播的电场探测装置

技术领域

本发明涉及电场探测领域，具体涉及一种基于热传播的电场探测装置。

背景技术

电场的测量不仅对导弹、火箭、航空器发射中意义重大，而且对城市环境污染、超净实验室、炼油厂、储油站等地面上容易引起静电和容易受静电及雷达危害的场所也有着广泛的应用。传统电场测量装置的灵敏度低，探索基于新原理的电场探测技术对提高电场测量的灵敏度具有重要意义。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种基于热传播的电场探测装置，包括基底、加热部、有机共轭聚合物材料层、热源、温度探测器，基底的表面设有凹坑，加热部填充凹坑，有机共轭聚合物材料层设置在加热部和基底上，热源和温度探测器分别置于有机共轭聚合物材料层上加热部的两侧。

更进一步地，有机共轭聚合物材料层的材料为聚3-己基噻吩。

更进一步地，在热源和温度探测器之间，有机共轭聚合物材料层上设有导热材料部。

更进一步地，导热材料部为热的良导体。

更进一步地，导热材料部的材料为石墨烯或碳纳米管。

更进一步地，在导热材料部的底部，有机共轭聚合物材料层中设有间隙，间隙将有机共轭聚合物材料层分为两部分。

更进一步地，热源的温度恒定。

本发明的有益效果：本发明提供了一种基于热传播的电场探测装置，包括基底、加热部、有机共轭聚合物材料层、热源、温度探测器，基底的表面设有凹坑，加热部填充凹坑，有机共轭聚合物材料层设置在加热部和基底上，热源和温度探测器分别置于有机共轭聚合物材料层上加热部的两侧。应用时，首先，在无电场空间测量有机共轭聚合物材料层的导热特性，此时加热部为常温；然后，将本发明置于待测电场空间内，并且加热部加热有机共轭聚合物材料层，加热持续一段时间后，冷却有机共轭聚合物材料层，重新测量有机共轭聚合物材料层的导热特性，根据前后有机共轭聚合物材料层导热特性的变化，确定待测电场。在此过程中，待测电场改变了有机共轭聚合物材料层分子链的方向，从而改变了有机共轭聚合物材料层的导热特性。因为有机共轭聚合物材料层的导热特性对其内部分子链的方向非常敏感，所以本发明具有电场探测灵敏度高的优点。另外，本发明的设备简单，成本低。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是一种基于热传播的电场探测装置的示意图。

图2是又一种基于热传播的电场探测装置的示意图。

图3是再一种基于热传播的电场探测装置的示意图。

图中：1、基底；2、加热部；3、有机共轭聚合物材料层；4、热源；5、温度探测器；6、导热材料部；7、间隙。

具体实施方式

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

实施例1

本发明提供了一种基于热传播的电场探测装置。如图1所示，该基于热传播的电场探测装置包括基底1、加热部2、有机共轭聚合物材料层3、热源4、温度探测器5。基底1的表面设有凹坑。加热部2填充凹坑。基底1的材料为绝热材料，用以隔绝加热部2产生的热。加热部2可以通过连接其他高温物体的方法产生高温，也可以通过电阻产生热来产生高温，在此不做具体限制。有机共轭聚合物材料层3设置在加热部2和基底1上。热源4和温度探测器5分别置于有机共轭聚合物材料层3上加热部2的两侧，以致于能够通过热源4和温度探测器5测量有机共轭聚合物材料层3的导热特性。热源4的温度恒定，这样一来，能够仅仅通过温度探测器5探测到的有机共轭聚合物材料层3上的温度，确定有机共轭聚合物材料层3的导热特性。有机共轭聚合物材料层的材料为聚3-己基噻吩。加热时，聚3-己基噻吩的微观形貌更容易被待测电场调控。

应用时，首先，在无电场空间测量有机共轭聚合物材料层3的导热特性，此时加热部2为常温；然后，将本发明置于待测电场空间内，并且加热部2加热有机共轭聚合物材料层3，加热持续一段时间后，冷却有机共轭聚合物材料层3，重新测量有机共轭聚合物材料层3的导热特性，根据前后有机共轭聚合物材料层3导热特性的变化，确定待测电场。加热的温度大于130摄氏度，持续的时间大于30分钟，以便于有机共轭聚合物材料层3的微观结构充分改变。在此过程中，待测电场改变了有机共轭聚合物材料层3分子链的方向，从而改变了有机共轭聚合物材料层3的导热特性。因为有机共轭聚合物材料层3的导热特性对其内部分子链的方向非常敏感，所以本发明具有电场探测灵敏度高的优点。另外，本发明的设备简单，成本低。

实施例2

在实施例1的基础上，如图2所示，在热源4和温度探测器5之间，有机共轭聚合物材料层3上设有导热材料部6。导热材料部6为热的良导体。在导热材料部6和有机共轭聚合物材料层3之间形成异质结。当有机共轭聚合物材料层3中分子链方向改变时，异质结即产生剧烈变化，从而严重地改变异质结的导热特性，导致温度探测器5探测到的温度改变更多，从而实现更高灵敏度的电场探测。

更进一步地，导热材料部6的材料为石墨烯或碳纳米管。石墨烯和碳纳米管均为薄层材料，这些材料与有机共轭聚合物材料层6构成的异质结的结构或导热特性更严重地依赖于有机共轭聚合物材料层6中分子链的方向。因此，当有机共轭聚合物材料层6中分子链方向改变时，温度探测器5探测到的温度改变更多，从而实现更高灵敏度的电场探测。

实施例3

在实施例1的基础上，如图3所示，在导热材料部6的底部，有机共轭聚合物材料层3中设有间隙7，间隙7将有机共轭聚合物材料层3分为两部分。这样一来，热源4发出的热绝大部分不能直接从热源4通过有机共轭聚合物材料层3传递到温度探测器5；热源4发出的热需要经过有机共轭聚合物材料层3和导热材料部6的异质结才能传递到温度探测器5。这样一来，上述异质结的作用更大。当有机共轭聚合物材料层3中分子链方向改变时，温度探测器5探测的温度改变更多，从而实现更高灵敏度的电场探测。

更进一步地，有机共轭聚合物材料层3的厚度大于1微米，以便于上述异质结的热阻在整个热阻中所占的比重更大。这样一来，当异质结的热阻变化时，整个通路的热阻变化更多，导致温度探测器5探测的温度改变更多，从而实现更高灵敏度的电场探测。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。