該發(fā)明組涉及用于視覺記錄溫度超過至少一個閾值的裝置，其工作原理包括在指定的閾值溫度值下改變熱敏材料的微觀結(jié)構(gòu)，并伴隨不可逆的視覺效果，以及制造該裝置的方法的變體。

背景技術(shù)：

1、溫度升高是各種設(shè)備出現(xiàn)缺陷的首要和最常見的跡象之一，例如電力行業(yè)中瞬態(tài)接觸電阻的增加、機(jī)械中軸承的故障、電動機(jī)繞組的匝間短路以及家用電器中充電器或電池的故障。及時檢測到此類過熱現(xiàn)象有助于盡早排除故障并預(yù)防設(shè)備故障、緊急情況以及相關(guān)的火災(zāi)或停機(jī)。技術(shù)和法規(guī)文件規(guī)定了最高允許溫度，超過此溫度的加熱應(yīng)被視為缺陷，需要立即停止運(yùn)行并拆除設(shè)備進(jìn)行維修(例如，rd?34.45-51.300-97，rd?153-34.0-20.363-99，gost?8865-93、8024-90、10693-81、2213-79、10434-82、16708-84、2585-81、32397-2020、26346-84、839-2019，gost?r?51321.1-2007等)。

2、為了識別與超過最大允許溫度相關(guān)的缺陷，可以使用各種診斷方法。熱診斷最廣泛使用的方法是熱成像控制。然而，熱成像診斷有一個根本的局限性，那就是它只能在檢查時顯示熱圖像。由于設(shè)備發(fā)熱在大多數(shù)情況下與其負(fù)載直接相關(guān)，因此最有用和最可靠的診斷是在峰值負(fù)載時(標(biāo)稱或啟動電流、最大速度等)進(jìn)行的診斷。根據(jù)進(jìn)行熱成像診斷的指導(dǎo)方針，建議為設(shè)備、機(jī)構(gòu)和單位創(chuàng)建特殊的加載模式。此外，由于設(shè)計特點或安全要求，大多數(shù)現(xiàn)代設(shè)備不允許在負(fù)載下進(jìn)行檢查。因此，使用熱像儀檢測缺陷的率較低。

3、為了實現(xiàn)自動連續(xù)溫度控制，使用電子設(shè)備，例如熱電轉(zhuǎn)換器(熱電偶)、高溫計和其他帶有特殊記錄裝置的傳感器，或各種過熱指示器。電子傳感器的一個特殊之處在于它們僅測量傳感器和設(shè)備接觸點的溫度。這不允許檢測發(fā)生在大表面單獨部分中的局部缺陷，例如變壓器的匝間短路或電纜護(hù)套或電纜接頭中發(fā)生的局部放電。在這種情況下，電纜外絕緣層的一小部分(面積為幾平方毫米)被加熱。例如，當(dāng)熱電偶固定在距離缺陷僅幾厘米的地方或放置在電纜內(nèi)部時，是不可能看到這種加熱的。此外，電子傳感器設(shè)計復(fù)雜，需要電源，并且不允許測量高壓下運(yùn)動部件或電路部分的溫度。

4、持續(xù)過熱控制的其他方法包括化學(xué)或機(jī)械溫度指示器，其可分為兩種類型：可逆型(僅在加熱時改變外觀，冷卻時恢復(fù)原狀)和不可逆型(超過設(shè)定溫度后改變外觀，冷卻后保持外觀)。可逆裝置的一個例子是文獻(xiàn)us7600912b2(公開日期2007年3月20日)中描述的發(fā)明，它是單層或雙層貼紙，其熱敏元件包含無色染料和粘合劑中的顯影劑。當(dāng)達(dá)到一定溫度時，粘合劑熔化，顯影劑與染料發(fā)生反應(yīng)，使標(biāo)簽著色。溫度降低后，染料結(jié)晶，顏色恢復(fù)。文件ru2561737c1(公開日期2014年9月12日)描述了一種基于鉻(iii)絡(luò)合物的無機(jī)可逆溫度指示器。所提出的熱致變色材料在加熱至120℃以上時能夠可逆地改變顏色。此類發(fā)明的特點是需要在溫度超過極限時直觀地記錄加熱情況，而無法檢測峰值負(fù)載之外的缺陷，這就是這些設(shè)備尚未普及的原因。

5、與可逆指示器不同，不可逆指示器不僅可以檢測，還可以記錄已超過閾值溫度的事實。此外，與熱像儀或可逆指示器不同，此類貼紙的檢查可以在不創(chuàng)建最大負(fù)載模式的情況下進(jìn)行，甚至可以在維修的設(shè)備上進(jìn)行。

6、不可逆加熱指示器可根據(jù)其工作原理進(jìn)行分類。已知的指示器有基于熱敏元件的機(jī)械破壞、基于組合物成分的化學(xué)反應(yīng)、或基于熱敏成分的相變。

7、文獻(xiàn)[us6176197b1，公開日期1998年11月2日]中描述了一種基于機(jī)械破壞的溫度指示器的例子，根據(jù)該文獻(xiàn)，該溫度指示器是一個封閉的空心透明細(xì)長管，具有兩種不同顏色的成分，彼此之間由熔點接近成分熔點的聚合物隔板隔離。當(dāng)達(dá)到設(shè)定的閾值溫度時，隔板被破壞，成分熔化并混合，導(dǎo)致管內(nèi)容物的顏色發(fā)生變化。本發(fā)明的特點包括無法監(jiān)測整個表面的過熱情況、響應(yīng)速度低，因為要完成顏色轉(zhuǎn)變，不僅需要完全熔化指示劑組合物和將它們分開的聚合物膜，還需要時間來混合所得的液相，但由于熔點附近的擴(kuò)散過程不夠快，這可能會很困難。此外，所述發(fā)明的設(shè)計特征不允許創(chuàng)建緊密貼合整個受控表面的柔性裝置。

8、專利[ep2288879b1，公開日期2008年6月4日]描述了當(dāng)達(dá)到一定溫度時用活化劑蝕刻金屬基材的化學(xué)反應(yīng)。該指示器的顏色從銀白色或鏡面狀變?yōu)闊o色，可用于監(jiān)測食品和醫(yī)療產(chǎn)品以及電氣設(shè)備的溫度。金屬層和活化劑層可以施加到以貼紙形式制成的薄膜上，從而確保產(chǎn)品的靈活性和粘附在各種表面的能力。基于化學(xué)相互作用的溫度指示器的另一個例子是來源[us6957623b2，公開日期2004年3月9日]中描述的發(fā)明。在這種情況下，溫度敏感材料含有水、乳膠和形成冰的活性微生物的混合物，并且在達(dá)到閾值溫度之前是透明的。當(dāng)加熱到一定溫度時，乳膠和形成冰的活性微生物相互作用，形成不透明的物質(zhì)。在市售的指示器中，其工作原理基于化學(xué)反應(yīng)過程，可以挑選出由有限責(zé)任公司“創(chuàng)新公司″yalos″提供的retomark型號指示器(https：//www.yalosindicator.com/product/termoindikatory-kontrol-temperatury)。

9、所提出的不可逆溫度指示器，其工作原理基于化學(xué)反應(yīng)，其特點是精度較低，因為根據(jù)阿倫尼烏斯方程，化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)展程度不僅取決于溫度，還取決于時間。因此，組合物長時間暴露于略低于閾值的溫度下也會導(dǎo)致產(chǎn)品被觸發(fā)。同時，上述標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了特定的溫度閾值，間隔不超過5℃，這使得所述發(fā)明不適合檢測缺陷。此類設(shè)備的另一個特點是響應(yīng)時間對溫度有明顯的依賴性：短時間加熱到閾值時，化學(xué)反應(yīng)可能不會完成，指示劑顏色不會發(fā)生變化或不足以檢測。此外，由于顏色轉(zhuǎn)變反應(yīng)的可逆性，一些產(chǎn)品在長時間暴露于低溫下后，外觀會恢復(fù)到原來的狀態(tài)。

10、最準(zhǔn)確的溫度指示器是基于相變(即熱敏成分的熔化)的溫度指示器。由于與化學(xué)反應(yīng)不同，相變溫度不依賴于暴露時間，因此此類指示劑具有最高的準(zhǔn)確度，并且能夠在略低于閾值的溫度下無限期地保持其原始外觀。

11、基于熱敏成分相變原理的不可逆指示劑可以制成貼紙或涂料的形式。溫度指示涂料和清漆的使用，其工作原理基于顏料的熔融，已在許多文獻(xiàn)中描述，例如包括cn112322134a(公開日期2020年9月23日)、cn1?11849346a(公開日期2020年7月11日)、cn108610694a(公開日期2016年12月9日)、su1?765145a1(收到日期1989年10月30日)、su576334a1(公開日期1976年5月25日)。通常，這種涂料由分散在水或溶劑中的合成樹脂、填料和可熔成分組成。當(dāng)加熱到設(shè)定溫度以上時，熱敏成分會熔化，從而導(dǎo)致組合物的顏色因折射率的變化而變化。通常，冷卻后，此類組合物的顏色不會改變或僅發(fā)生輕微變化，這使得在目視檢查過程中很容易記錄過熱的事實。使用熱敏涂料覆蓋的大面積區(qū)域可以確定溫度升高的準(zhǔn)確位置。這種指示器的另一個優(yōu)點是能夠?qū)⑵鋺?yīng)用于任何形狀和大小的表面。

12、然而，指示劑涂料具有許多特點，其中包括：

13、-油漆上無法標(biāo)明溫度。在對設(shè)備進(jìn)行目視檢查時，操作員只能看到溫度已超過的事實，但無法確定超過閾值的數(shù)值。為此，需要做出特別的說明。如果沒有這樣的記錄，可能會導(dǎo)致錯誤。

14、-超過閾值溫度時指示漆的流動。熱敏元件熔化后，在溫度的影響下，油漆粘度降低，會從表面流到電氣設(shè)備的開放導(dǎo)電元件或機(jī)構(gòu)的運(yùn)動元件上，從而導(dǎo)致短路、電氣強(qiáng)度損失、發(fā)熱、堵塞、火災(zāi)等事故。

15、-由于油漆涂在表面不均勻，因此無法高精度地測定溫度。對于具有復(fù)雜表面幾何形狀的元素尤其如此。因此，油漆層較厚的區(qū)域需要更長的時間來升溫，并且表面溫度和相變(操作)溫度之間的差異將比油漆層較薄的區(qū)域更大。

16、-由非粘性材料(硅膠、聚乙烯、氟塑料)制成的電線粘附性低，涂漆困難。為了清晰地顯現(xiàn)過熱現(xiàn)象，需要大量的熱熔顏料，這通常會導(dǎo)致組合物中聚合物粘合劑的比例降低，并降低油漆的附著力。這導(dǎo)致組合物很容易因機(jī)械沖擊而剝落。

17、-油漆響應(yīng)溫度與表面化學(xué)涂層的依賴關(guān)系。由于油漆與所應(yīng)用的材料(例如電纜絕緣層或發(fā)動機(jī)外殼的油漆)直接接觸，因此各種物質(zhì)(主要是阻燃劑和增塑劑)會被提取到油漆中。這些物質(zhì)可能導(dǎo)致與熱熔成分形成共晶混合物，或以其他方式影響相變溫度。

18、上述發(fā)明的另一個特點是，由于主要物質(zhì)的升華，它們在低壓或真空條件下的操作能力有限。文獻(xiàn)su867919a1(出版日期1981年9月30日)、su401214a1(出版日期1976年5月8日)描述了用于在大氣壓和高達(dá)10-4mm?hg的真空條件下通過目視和攝影測定物體表面溫度的熱敏化合物。它們含有熱敏成分的混合物，其中包括高級羧酸的鹽或酯、粘合劑和乙醇。使用bf-2或bf-4粘合劑的酒精溶液作為粘合劑。然而，它們僅以熱涂料的形式提供，其一般缺點已在上文列出。

19、特殊指示裝置(如貼紙、細(xì)麻布、夾子等)則不存在上述問題，因為在工廠條件下將熱熔組合物均勻薄薄地涂在基底上，確保其與所需表面有良好的粘附性，另外還覆蓋有聚合物薄膜，保護(hù)熱熔組合物免受機(jī)械或化學(xué)沖擊，并且在操作后熔化時不會流出。

20、不可逆溫度敏感裝置可以制成單溫度和多溫度版本。不可逆多溫度指示器的優(yōu)點在于，它們不僅可以確定超過給定溫度的事實，還可以確定受控元件在運(yùn)行期間加熱到的最高表面溫度的數(shù)值，以及跟蹤缺陷發(fā)展的動態(tài)，并提供比較相同元件(設(shè)備單元)過熱溫度的能力。單溫度指示器可以明確記錄受控電氣設(shè)備和電氣裝置單元所允許的最大溫度的超標(biāo)情況，從而確保及時通知檢查人員緊急或緊急情況前的發(fā)生情況，并能夠迅速采取行動消除可能的后果。

21、此類指示劑中通常采用高級羧酸及其鹽、石蠟、蠟、多元醇的酯、過渡金屬的絡(luò)合物、金屬合金等化合物作為熱敏組分的物質(zhì)。

22、從現(xiàn)有技術(shù)可知，基于熱熔組分相變的熱敏裝置可根據(jù)確保裝置顏色變化的工作原理進(jìn)行分類：熔化過程中熱熔組分的透明度發(fā)生變化或熔體中染料溶解。在含有染料的發(fā)明中，已知一種熱敏材料，其中染料均勻分布在固體聚合物粘合劑中(wo2018176266a1，公開日期2018年10月4日)。當(dāng)材料被加熱到粘合劑的熔點時，染料就會溶解在其中，從而改變其顏色。蠟、低熔點聚合物、非聚合物有機(jī)物質(zhì)(香蘭素或三苯基膦)或它們的混合物可用作聚合物粘合劑。根據(jù)發(fā)明us6602594b2(公開日期為2003年8月5日)的材料以類似的方式構(gòu)造，其中初始狀態(tài)的顆粒或粉末狀染料與熱熔物質(zhì)混合，并且能夠在達(dá)到給定溫度時通過分散或溶解擴(kuò)散到其中。脂肪酸、醇、醚、醛、酮、胺、酰胺、腈、烴、硫醇和硫化物的衍生物可用作熱熔組分。所提出方法的特點包括顏色轉(zhuǎn)變對比不足，因為固體粘合劑中的染料也會賦予其相應(yīng)的顏色，以及某些產(chǎn)品在冷卻過程中染料顆粒會凝結(jié)，導(dǎo)致冷卻后恢復(fù)原來的顏色。

23、許多發(fā)明都是基于熱熔成分滲透到基材中，從而導(dǎo)致設(shè)備顏色發(fā)生變化。涂在彩色紙背襯上的蠟在達(dá)到熔化溫度時會變得透明并滲透到紙基中，從而顯露出其顏色(us20060011124a1，公開日期2004年7月15日)。另一個實施例是由不透明多孔膜和施加到該膜底層的無定形聚合物或有色復(fù)合層組成的裝置，其包括聚合物粘合劑、結(jié)晶材料和染料(us4428321a，公開日期1981年11月16日；wo2019090472a1，公開日期2017年11月7日)。隨著溫度的升高，熱敏材料熔化并滲透到多孔膜中，由于該材料和膜的折射率相同，導(dǎo)致膜變得透明。這種類型的裝置的一個顯著特征是膜或基底的孔中的材料結(jié)晶，因此它會失去透明度，并且顏色指示將會被破壞。

24、現(xiàn)有技術(shù)包括來源wo2018176266a1(公開日期2018年10月14日)中描述的發(fā)明，該發(fā)明表示一種熱指示器組合物，該組合物含有熔點高于環(huán)境溫度的有機(jī)固體材料，以及與有機(jī)固體材料接觸并且當(dāng)加熱到有機(jī)固體材料的熔點時能夠溶解在有機(jī)固體材料中的染料。在這種情況下，有機(jī)固體材料以連續(xù)相的形式呈現(xiàn)，其中染料顆粒以簇或晶體的形式分布。當(dāng)該裝置達(dá)到有機(jī)固體材料的熔化溫度時，材料就會熔化，導(dǎo)致染料顆粒溶解在熔融的材料中，從而使整個材料體積染上與染料相對應(yīng)的顏色。在本發(fā)明的一些實施例中，指示組合物被施加到含有凹槽和凹陷的基底上。當(dāng)有機(jī)固體材料熔化并且染料溶解在其中時，不僅指示層的顏色會發(fā)生變化，而且材料還會滲透到基材的凹槽和凹陷中，并出現(xiàn)相應(yīng)的圖案。在本發(fā)明的另一個實施例中，該裝置是通過逐層應(yīng)用厚度為1-25微米的有機(jī)固體材料、厚度為0.1-0.5微米的染料和提供必要操作特性的附加層來制造的：將裝置粘附到表面，保護(hù)裝置免受外界影響，包括紫外線輻射。然而，所述發(fā)明具有許多特點，例如達(dá)到熔化溫度時顏色轉(zhuǎn)變的對比度低，如果裝置的溫度不超過有機(jī)材料的熔化溫度，則指示劑組合物的準(zhǔn)確度低，以及需要選擇染料和固體有機(jī)材料的組合以確保最大溶解度和有色溶液的形成。此外，該資料并未表明當(dāng)設(shè)備冷卻到有機(jī)材料熔點以下的溫度時，顏色變化的不可逆程度有多大。

25、一些商業(yè)設(shè)備是基于改變熱熔組分本身的顏色的原理，而無需使用額外的染料。這些裝置是貼紙，上面涂有一層熱敏物質(zhì)，當(dāng)達(dá)到給定溫度時，該物質(zhì)會融化并改變透明度，而融化的物質(zhì)不會滲透到基底的孔隙中。與所提出的發(fā)明組最接近的類似物是溫度指示器元件，由有限責(zé)任公司“創(chuàng)新公司″yalos″、封閉式股份公司非國家養(yǎng)老基金″luminofor″等公司生產(chǎn)和/或供應(yīng)。

26、申報設(shè)備的原型是日本nigk株式會社生產(chǎn)的溫度指示貼紙(https：//contents.bownow.jp/files/index/sid_9c257787049ca562bbda？client_id＝d867dc3c-ab2f-4a08-ba5a-32d9c6b2c5a1&access_token＝&referer＝https％3a％2f％2fwww.nichigi.co.jp％2fen％2fen_downloadform％2fen_data.html，這是一份專門介紹溫度指示材料的目錄)。其公開了一系列不可逆指示貼紙(例如le、3e、4e、5e、8e、f、1k、3k、3r、5s、mini系列)，在涂漆基底上涂有熱敏材料。利用純化的穩(wěn)定顏料達(dá)到熔點時透明度發(fā)生改變的效應(yīng)，實現(xiàn)高精度的溫度測定，并通過露出基底的顏色實現(xiàn)可見性。同時，如目錄中所述，指示器是不可逆的，一旦觸發(fā)就不會恢復(fù)其原來的顏色。le、3e、4e、5e、8e、f系列貼紙室內(nèi)有效期為5年，室外有效期為3年，1k、3k、3r、5s、mini系列貼紙室內(nèi)有效期為3年，室外不適用。

27、這些指示貼紙具有一些顯著限制其大規(guī)模使用的特點：

28、-標(biāo)簽的使用壽命不夠，因為用于記錄超溫事實的裝置的使用壽命等于或大于安裝它們的設(shè)備的使用壽命是非常重要的，因為在運(yùn)行過程中可能無法接近某些電氣裝置的單元，并且必須在組裝或維修工作階段將溫度敏感元件連接到這些單元上；

29、-只需將貼紙粘貼在平面上，因為粘貼在曲面或角落可能會導(dǎo)致設(shè)備操作不準(zhǔn)確，制造商在給定目錄的第2頁對此發(fā)出警告。這表明貼紙基底和熱敏材料層的柔韌性不夠，將其粘貼在形狀復(fù)雜的表面上會導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生和熱敏材料層從基底上剝離，以及熱敏材料受熱不均勻，這也會降低過熱套準(zhǔn)的準(zhǔn)確性；

30、-設(shè)備運(yùn)行可靠性低，因為在使用過程中可能會失去組合物的不透明度，特別是當(dāng)將閾值溫度超過130℃的貼紙保持在高溫下時，制造商在給定目錄的第2頁上對此發(fā)出警告，以及在設(shè)備運(yùn)行后部分恢復(fù)不透明度。

31、上述特點歸因于以下幾點。

32、為了保證熱敏層具有最大的不透明度，使涂裝基底的顏色保持原來不可見的狀態(tài)，就要求熱敏材料具有較高的光吸收系數(shù)和散射系數(shù)。這些特性由包含多個相邊界的材料所擁有，光在這些相邊界上向不同的方向散射。在現(xiàn)有技術(shù)已知的裝置中，通過將熱熔組分的晶體分布在粘合劑中，即″固中固″體系，來實現(xiàn)大面積相邊界的創(chuàng)建。照射到這種結(jié)構(gòu)的材料上的光會從晶體的眾多表面反射、散射，無法到達(dá)彩色基底，因此無法看見，材料也不透明。熔化時，固體晶體的相態(tài)發(fā)生改變，變成液態(tài)，從而獲得球形滴的形狀，這減少了相邊界的總面積并使材料變得透明。進(jìn)一步冷卻使熱熔成分凝固成球體，同時保持材料的透明度。

33、然而，隨著時間的推移，這些材料中可能會發(fā)生一些變化，從而顯著降低其性能特征：

34、-由于粘合劑分子滲透到熱敏成分的晶格中，因此可以在晶體表面形成具有聚合物粘合劑的固溶體。這將導(dǎo)致晶體邊界變得平滑，相邊界面積減少，從而增加材料的透明度和過熱錯誤檢測的風(fēng)險；

35、-由于粘合劑中晶體的部分溶解而可能發(fā)生重結(jié)晶，這將導(dǎo)致晶體變大，這也將導(dǎo)致相邊界數(shù)量減少和不透明度降低；

36、-當(dāng)在相邊界上形成固溶體時，可能會出現(xiàn)熔點低于單個組分熔點的固體共晶混合物。這將改變設(shè)備的響應(yīng)溫度并降低記錄溫度超標(biāo)事實的準(zhǔn)確性。

37、當(dāng)設(shè)備在略低于閾值的溫度下運(yùn)行時，上述過程會顯著加速，尤其是對于閾值溫度較高的貼紙。因此，此類設(shè)備的使用壽命甚至?xí)鄬τ谥圃焐淘谠椭新暶鞯臄?shù)值顯著縮短。

38、需要使用相對較大層的熱敏組件還會導(dǎo)致：

39、-原型中所展示的設(shè)備靈活性不足；

40、-導(dǎo)致過量的導(dǎo)熱化合物流到受控表面的區(qū)域，這在操作電氣設(shè)備時是不可接受的；

41、-物質(zhì)整個體積的加熱不均勻，并且控制表面的溫度和材料頂層的溫度之間的值差異很大，這在記錄短期過熱時尤其明顯。

42、因此，即使靠近加熱表面的熱敏元件的底層熔化并變色，外層仍可能保持其原始狀態(tài)。這將影響記錄溫度超標(biāo)事實的準(zhǔn)確性，并降低設(shè)備運(yùn)行的整體安全性。

43、還應(yīng)注意，當(dāng)達(dá)到閾值溫度時，溫度敏感組件的晶體會熔化形成球形液滴，當(dāng)加熱時間足夠長且高于設(shè)備的響應(yīng)溫度時，這些液滴會在聚合物粘合劑中擴(kuò)散、粘在一起并形成更大的液滴。當(dāng)觸發(fā)裝置冷卻時，這些增大的球形液滴凝固，它們的總表面積，也就是相邊界的面積，將明顯低于原始材料。這樣可以保證冷卻后材料的透明度。然而，如果設(shè)備檢測到短時間加熱，在此期間熱敏成分的晶體熔化，但由于固體和粘稠液體中的擴(kuò)散過程速度較慢而沒有時間發(fā)生擴(kuò)散，則不會發(fā)生液滴的粘附和增大。因此，當(dāng)設(shè)備冷卻時，材料中會觀察到大量單獨的小球形液滴，其表面積以及相邊界的總面積將略低于材料在加熱之前的原始狀態(tài)。這可能會導(dǎo)致激活后的顏色反轉(zhuǎn)，特別是在冷卻或長時間暴露在低于熱敏成分熔點的溫度下時，顏色變化對比度的破壞以及假陰性結(jié)果。

44、因此，需要創(chuàng)建一種在整個使用壽命和制造方法中具有高可靠性、高響應(yīng)速度和高操作安全性的裝置，以識別超過閾值的溫度。

45、本組發(fā)明中使用的術(shù)語和定義

46、術(shù)語“對至少部分可見光不透明”是指不能透射全部或部分可見光(380-760納米)的材料。

47、“微觀結(jié)構(gòu)”是材料粒子或各個相的空間排列，尺寸為1-100微毫米，反映材料組成粒子的形狀和方向。與化學(xué)結(jié)構(gòu)或納米顆粒不同，微結(jié)構(gòu)僅決定材料的物理、光學(xué)和機(jī)械特性，但不影響構(gòu)成微結(jié)構(gòu)的物質(zhì)的化學(xué)特性。本發(fā)明中，“微觀結(jié)構(gòu)的不可逆變化”是指材料的物理、光學(xué)或機(jī)械性質(zhì)相對于其初始狀態(tài)發(fā)生不可逆的變化，同時伴隨微觀結(jié)構(gòu)的變化，即材料粒子或各個相的空間排列、大小或形狀的變化，直至粒子完全融合形成單相。

48、術(shù)語“連續(xù)固相”描述的是一種包含任意形狀的固體物質(zhì)顆粒的材料結(jié)構(gòu)，每個顆粒至少有一個點、面或邊與相鄰顆粒接觸，并且彼此連接，使得固相的每個元素都可以通過一條虛線連接到另一個元素，該虛線的每個點都位于該相的內(nèi)部。在這種情況下，只有當(dāng)無法構(gòu)建這樣的曲線時，微觀結(jié)構(gòu)才不是連續(xù)的固相。根據(jù)固體顆粒的形狀和大小，連續(xù)固相可能具有蜂窩狀、顆粒狀、纖維狀、晶體狀或片狀結(jié)構(gòu)。

49、術(shù)語“連續(xù)氣相”是指固體內(nèi)通過孔隙或通道相互連通的空隙。

50、“柔性基底”是指能夠在外界影響下改變形狀的材料，在恢復(fù)到原始形狀后，其功能特性保持不變。

51、術(shù)語“閾值溫度”或“閾值溫度”(t)是指熱敏材料的外觀發(fā)生急劇變化的溫度數(shù)值，例如，由于其中一層的透明度增加而導(dǎo)致顏色部分改變。在指定的一組發(fā)明中，記錄閾值溫度的超過值的精度不超過5℃。

52、“記錄超過閾值溫度的準(zhǔn)確度”一詞的含義如下：

53、1.直到設(shè)備達(dá)到等于相應(yīng)熱敏材料的閾值溫度減去聲明的精度值的溫度之前，相應(yīng)熱敏材料的透明度或設(shè)備的外觀都沒有變化。

54、2.在溫度等于或超過相應(yīng)感溫材料的閾值溫度加上聲明的精度值時，相應(yīng)的感溫材料是透明的，并且設(shè)備的外觀與原來不同。

55、3.溫度敏感元件的相變準(zhǔn)確值在聲明的范圍內(nèi)，尚未進(jìn)一步確定。本組發(fā)明所確定的閾值溫度超出量的記錄精度為5℃。

56、“覆蓋率”一詞是指材料覆蓋其所應(yīng)用表面顏色的能力。在應(yīng)用于黑白區(qū)域邊界的情況下，“覆蓋率”被理解為材料降低表面指定區(qū)域之間的對比度的能力，直至區(qū)域之間的視覺差異完全消失。在本發(fā)明中，熱敏材料的遮蓋力(d)采用與gost?8784-75(條款1：確定遮蓋力的目視方法)中描述的方法類似的方法進(jìn)行測量。使用下面描述的方法將熱敏材料施加到預(yù)先稱重的玻璃板上，并干燥至恒重。稱重按要求的精度進(jìn)行。熱敏材料的層數(shù)是針對每個實驗單獨確定的。熱敏材料的質(zhì)量計算為裝置的質(zhì)量與玻璃板的質(zhì)量之差。將帶有熱敏材料的玻璃板放置在對比板或棋盤上，并在漫射的日光下觀察，看看白色和黑色區(qū)域是否可見。當(dāng)印版黑色區(qū)域和白色區(qū)域的亮度差異完全消失時，即達(dá)到遮蓋力，其計算方法是將熱敏材料的質(zhì)量(以克為單位)與涂在玻璃板上的熱敏材料層的面積(以平方米為單位)之比。

57、“表觀密度”是干燥材料的質(zhì)量與其總體積的比率，包括材料中產(chǎn)生的空隙體積(根據(jù)gost?2409-95)。就本組發(fā)明而言，表觀密度如下測定。從產(chǎn)品中切出一個含有熱敏元件的均質(zhì)片。質(zhì)量和體積按要求的精度確定。例如，可以通過以所需的精度測量線性尺寸來進(jìn)行體積測量。然后將產(chǎn)品分層，以便去除熱敏材料層，以機(jī)械方式去除熱敏材料層，并測量剩余元素的質(zhì)量和體積。熱敏材料的質(zhì)量和體積是通過去除熱敏材料之前和之后的差值來計算的。表觀密度是通過將熱敏材料的質(zhì)量除以其總體積而獲得的。

58、熱敏材料中的術(shù)語“孔隙率”應(yīng)理解為氣相體積與熱敏材料總體積之比，或某一截面中氣相截面面積與熱敏材料截面總面積之比。在本組發(fā)明中，空隙率可以通過以下方法中的任意一種方法求出。第一種方法是基于使用掃描電子顯微鏡觀察熱敏材料的表面。為此，從成品中切出含有熱敏材料的均勻部分。然后從該區(qū)域去除保護(hù)層，以確保熱敏材料的安全。使用掃描電子顯微鏡分析沒有保護(hù)層的熱敏材料的一部分，該顯微鏡帶有軟件，可以計算出給定材料環(huán)境下樣品固體顆粒的總外表面積。氣相截面面積的計算方法是，從被分析截面的面積中減去固體顆粒的總表面積，再除以被分析截面的面積，得到熱敏材料在某一截面中的空隙率。對材料的5-7個部分進(jìn)行測量，計算空隙比例的平均值，以分?jǐn)?shù)表示。第二種方法基于x射線微斷層掃描技術(shù)。樣品制備以與第一種方法類似的方式進(jìn)行。使用實驗室數(shù)字x射線斷層掃描儀和軟件對已知體積的熱敏材料部分進(jìn)行分析，該軟件可以計算出樣品給定體積中氣相的百分比含量。對材料的5-7個部分進(jìn)行測量，獲得空隙比例的平均值，以百分比表示。

59、“百葉窗原理”一詞是指熱敏材料的一種特定微觀結(jié)構(gòu)，其中固體顆粒主要呈薄片狀，主要平行或垂直于熱敏材料所施加的基底。“開放式百葉窗原理”是指固體顆粒的排列主要垂直于施加熱敏材料的基層以及保護(hù)涂層的外層。然而，這種材料的微觀結(jié)構(gòu)不能提供基色的覆蓋。“封閉百葉窗原理”是指固體顆粒的方向主要平行于基層和保護(hù)涂層。這種熱敏材料的微觀結(jié)構(gòu)可以在相同層厚度的情況下提供更大的底色覆蓋率。

60、在本組發(fā)明中，使用術(shù)語″上釉″，其表示在一種熱力學(xué)相的顆粒周圍形成另一種熱力學(xué)相的均勻?qū)拥倪^程。

61、“相變”是指當(dāng)外界條件發(fā)生變化時，物質(zhì)從一個熱力學(xué)相轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€熱力學(xué)相。就本組發(fā)明而言，相變可以是熔化，或者是當(dāng)加熱到給定溫度以上時伴隨物質(zhì)從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的其他過程。

62、“完全隔離”是指建立一層保護(hù)層，確保設(shè)備的密封性，防止熱敏材料與環(huán)境的接觸，確保設(shè)備免受外界不利影響，包括濕氣、降水、飛濺、工業(yè)污染物、機(jī)械沖擊等。“部分隔離”層也能防止不利的外部因素對設(shè)備的影響，從而提供保護(hù)，但不會對設(shè)備形成氣密密封，并維持熱敏材料體積內(nèi)氣相的大氣壓。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、所要求保護(hù)的發(fā)明組的目的是創(chuàng)造一種裝置，用于提高各種設(shè)備運(yùn)行的安全性，以可靠、準(zhǔn)確和安全地記錄短期和長期溫度升高超過至少一個閾值的情況，以及制造該裝置的方法的變體。

2、更具體地說，所要求保護(hù)的發(fā)明組是為了解決以下問題而創(chuàng)建的：

3、1.可靠地視覺記錄個別局部區(qū)域或整個表面的溫度已超過至少一個閾值溫度值的事實；

4、2.增加裝置及設(shè)備實際運(yùn)行條件下，啟動后長時間記錄的過熱檢測的可靠性；

5、3.提供記錄短期過熱的能力，以便檢測在例如短期短路電流或脈沖過電壓期間出現(xiàn)的缺陷；

6、4.配備可直觀記錄超溫裝置的各類設(shè)備的總體運(yùn)行安全。

7、所要求保護(hù)的一組發(fā)明的技術(shù)成果在于，提高了對溫度超過至少一個閾值的事實進(jìn)行視覺記錄的可靠性和準(zhǔn)確性，不可能將熱敏材料恢復(fù)到其原始狀態(tài)，提高了熱敏材料的響應(yīng)速度，包括在設(shè)備控制元件的短期峰值負(fù)載或緊急操作模式下的響應(yīng)速度，以及提高了受控設(shè)備和記錄設(shè)備本身在其整個使用壽命期間的運(yùn)行安全性。

8、第一種變體中的特定技術(shù)結(jié)果是通過用于視覺記錄溫度升高超過至少一個閾值的裝置的分層結(jié)構(gòu)以及使用具有特殊微結(jié)構(gòu)的熱敏材料而實現(xiàn)的。總體而言，該裝置可描述為具有分層結(jié)構(gòu)，包括：

9、-對至少部分可見光不透明的基底，其前表面上刻有指示至少一個數(shù)值閾值溫度值的銘文；

10、-至少一種對至少部分可見光不透明的熱敏材料，施加到基底的各個部分，其微結(jié)構(gòu)包括固體有機(jī)物質(zhì)的顆粒和充滿氣相的空隙；

11、-部分或全部覆蓋設(shè)備前表面的透明保護(hù)層；

12、其中，該裝置設(shè)計有在達(dá)到其上指示的至少一個閾值溫度時由于相應(yīng)熱敏材料的微觀結(jié)構(gòu)的破壞而不可逆地改變其外觀的能力，同時伴隨固體有機(jī)物質(zhì)顆粒的融合、空隙比例的降低和透明度的增加以及基底顏色的顯現(xiàn)。

13、與現(xiàn)有技術(shù)中提出的技術(shù)方案相比，使用具有空隙的熱敏材料可以增加使用壽命并提高過熱測定的可靠性，這是因為固體顆粒不可能通過氣相聚集，并且消除了由于微觀結(jié)構(gòu)不可逆變化而導(dǎo)致材料恢復(fù)到原始狀態(tài)的可能性。當(dāng)熔化含有孔隙的熱敏性材料時，材料原有的微觀結(jié)構(gòu)會發(fā)生不可逆的變化，材料的表觀密度會增加，其中孔隙所占比例會減少，同時還伴隨著固體有機(jī)物顆粒的融合以及“固-氣”相邊界面積的減少，這是由于孔隙中所含的氣體不可逆地釋放到表面以及氣體和非氣體環(huán)境的分層。結(jié)果，在進(jìn)一步冷卻時，固體有機(jī)物質(zhì)會無空隙地結(jié)晶，從而不可逆地改變材料對至少部分可見光的透明度(相對于初始狀態(tài)增加)，產(chǎn)生以高對比度改變設(shè)備外觀的視覺效果，這確保了記錄高于規(guī)定值的溫度升高的高可靠性。

14、因此，本發(fā)明組所提出的裝置的特點是操作原理復(fù)雜，不僅包括熔化熱敏材料，還包括由于相分離、固體有機(jī)物顆粒融合和材料中空隙比例減少而導(dǎo)致的微觀結(jié)構(gòu)不可逆變化，這確保了材料在隨后冷卻后不可能恢復(fù)到其原始狀態(tài)。此外，當(dāng)材料保持在低溫下并隨著溫度變化而經(jīng)過很長一段時間后，指定的變化也是不可逆的。

15、在對具有不同孔隙率的熱敏材料進(jìn)行研究中發(fā)現(xiàn)，與提供相同遮蓋力所需的沒有孔隙的材料層厚度相比，孔隙率的增加可以顯著減少覆蓋底色所需的熱敏材料層厚度(參見本說明書第50-55頁上的示例11-12)。這是通過光在固氣界面處的多次折射實現(xiàn)的。在根據(jù)本發(fā)明組的產(chǎn)品中，至少一種熱敏材料的遮蓋力優(yōu)選不超過50克/米2。

16、因此，高遮蓋力允許制造厚度最小的設(shè)備，需要最少的熱量來改變顏色，即確保材料快速均勻地加熱并將其轉(zhuǎn)移到熔體中，這增加了熱敏材料的響應(yīng)速度，并提供了以相對于閾值的最小過熱值或最短的暴露時間記錄過熱的能力，特別是，即使在受控單元的短期峰值負(fù)載條件下或在緊急操作模式下，它也提供了記錄過熱的能力。此外，產(chǎn)品的最小厚度不會影響受控產(chǎn)品的性能、操作安全性和必要的散熱，同時確保底座的靈活性，使其能夠緊密貼合復(fù)雜形狀的表面，避免底座出現(xiàn)裂紋和材料剝落。

17、此外，降低熱敏材料層的厚度可以消除熔化過程中多余材料的流動，從而避免發(fā)生短路、電氣強(qiáng)度損失、發(fā)熱、堵塞、火災(zāi)等事故。

18、在本發(fā)明的各個實施例中，熱敏材料空隙內(nèi)部的氣相壓力可以等于大氣壓或低于大氣壓。當(dāng)使用低于大氣壓的裝置時，通過透明保護(hù)層對材料施加由大氣壓力產(chǎn)生的力，可以進(jìn)一步提高微結(jié)構(gòu)不可逆變化的速度，從而提高熱敏材料的響應(yīng)速度。

19、保護(hù)層還可防止不利的外部因素：濕氣、降水、飛濺、工業(yè)污染物、機(jī)械沖擊。優(yōu)選地，覆蓋器件的透明保護(hù)層由彈性聚合物材料制成，其不僅確保免受環(huán)境影響并防止激活后熱敏化合物的擴(kuò)散和流動，而且還確保器件的密封性并在加熱之前保持空隙內(nèi)部的氣體壓力低于大氣壓。保護(hù)層的彈性還提供了將設(shè)備安裝在復(fù)雜形狀的表面上的能力，同時保持設(shè)備的功能特性。

20、由于熱敏層結(jié)構(gòu)的特殊性，其微觀結(jié)構(gòu)中含有大量的氣相，當(dāng)超過閾值溫度時，保護(hù)層下可能會形成氣泡。如果熱敏材料空隙內(nèi)部氣相的壓力等于大氣壓，且熱敏材料層被一層透明的保護(hù)層密封覆蓋，當(dāng)熱敏材料的微觀結(jié)構(gòu)被破壞時，就會發(fā)生氣體與非氣態(tài)介質(zhì)的分層。由于該過程是在加熱的情況下發(fā)生的，因此產(chǎn)生的氣泡的體積會因熱膨脹而增加。隨著設(shè)備進(jìn)一步冷卻，氣體環(huán)境的體積減小，保護(hù)層表面下的氣泡尺寸也減小。所描述的過程解釋了在設(shè)備制造過程中使用彈性材料的必要性，以便在各種溫度范圍內(nèi)運(yùn)行時保持其完整性。為了消除超過閾值溫度時產(chǎn)生的氣泡，根據(jù)本發(fā)明的一些變型，可以在透明保護(hù)層和基底之間設(shè)置間隙，或者在保護(hù)層上設(shè)置微孔，一方面確保運(yùn)行過程中釋放的氣體能夠逸出，另一方面確保對熱敏材料進(jìn)行必要的保護(hù)，使其免受外界影響。

21、在本發(fā)明的現(xiàn)有實施例中，熱敏材料空隙內(nèi)的氣壓低于大氣壓，并具有氣密的保護(hù)涂層，當(dāng)超過閾值溫度并隨后發(fā)生冷卻時，可能觀察不到保護(hù)層下方氣泡的形成。這是因為氣體的熱膨脹被空隙內(nèi)部的氣相壓力所補(bǔ)償，而該壓力低于初始狀態(tài)下的大氣壓力。

22、優(yōu)選地，在初始狀態(tài)下的至少一種熱敏材料的微結(jié)構(gòu)中，固體有機(jī)物質(zhì)的顆粒主要取向平行于基底和保護(hù)涂層的表面的平面。在特殊情況下，固體有機(jī)物可以以鱗片、纖維、其團(tuán)塊等形式呈現(xiàn)。

23、優(yōu)選地，至少一種熱敏材料的空隙比例在加熱到相應(yīng)的閾值溫度值以上之后相對于初始狀態(tài)減少至少2倍，這額外增加了當(dāng)超過閾值溫度值時裝置的顏色轉(zhuǎn)變的對比度。在這種情況下，至少一種熱敏材料在加熱到相應(yīng)閾值溫度值以上之后的表觀密度相對于初始狀態(tài)增加2.5-10倍。

24、熱敏材料的微觀結(jié)構(gòu)上述特征相對于現(xiàn)有技術(shù)中提到的類似物，在初始狀態(tài)下提供了大量的相邊界，并且在達(dá)到器件上指示的相應(yīng)閾值溫度值時，顏色轉(zhuǎn)變具有最大的對比度，從而增強(qiáng)了本發(fā)明的技術(shù)效果。

25、在一些實施方案中，固體有機(jī)物質(zhì)是這樣的有機(jī)物質(zhì)，當(dāng)達(dá)到與設(shè)備上指示的溫度相差不超過5℃的閾值溫度時，會發(fā)生相變，同時伴隨熱敏材料的透明度不可逆增加。此時，為了達(dá)到本發(fā)明所要求的固體有機(jī)物顆粒的填充，優(yōu)選使用包含一個或多個脂肪族烴鏈的有機(jī)化合物。這是因為此類有機(jī)物質(zhì)具有晶體堆積結(jié)構(gòu)，其中線性碳?xì)浠衔锏募?xì)長結(jié)構(gòu)片段彼此平行取向，從而確保形成主要為扁平的顆粒，例如鱗片或纖維(a.i.kitaigorodsky，分子晶體，莫斯科：nauka，1971)。這種晶體堆積導(dǎo)致固體有機(jī)物質(zhì)的各向異性，并因此導(dǎo)致熱敏材料的微觀結(jié)構(gòu)各向異性，結(jié)果導(dǎo)致材料在平行于基底和保護(hù)涂層表面方向上的性質(zhì)與材料在垂直于基底和保護(hù)涂層表面方向上的性質(zhì)不同。熱敏材料的微觀結(jié)構(gòu)特性的各向異性會影響材料在彎曲和機(jī)械沖擊過程中的強(qiáng)度：在接近垂直于基底表面的方向施加沖擊不會導(dǎo)致材料損壞(a.i.kitaigorodsky，有機(jī)晶體化學(xué)，莫斯科，蘇聯(lián)科學(xué)院，1955年)。

26、在具體實施方案中，熱敏材料的固體有機(jī)物質(zhì)選自以下組：含有至少13個碳原子的脂肪族脂肪酸；含有至少12個碳原子的脂肪酸的鹽；含有至少20個碳原子的烷烴；含有至少16個碳原子的二烷基次膦酸；含有至少3個碳原子的脂肪族酸的酰胺；含有至少22個碳原子的脂肪酸酐；含有至少16個碳原子的脂肪醇；含有至少17個碳原子的脂肪族胺；含有至少20個碳原子的脂肪酸的腈或其混合物。特定固體有機(jī)物質(zhì)的熔點決定了設(shè)備相應(yīng)溫度敏感材料的閾值溫度。因此，選擇有機(jī)物質(zhì)時應(yīng)確保其熔化溫度等于器件的閾值溫度，且具有給定的精度。在這種情況下，每類有機(jī)物質(zhì)的碳原子數(shù)是根據(jù)使用聲明的設(shè)備解決的具體實際問題(設(shè)備類型、確定過熱溫度所需的步驟、用于加熱的測試表面面積等)確定的。

27、決定選擇固體有機(jī)物質(zhì)作為熱敏材料的另一個因素是這些物質(zhì)的商業(yè)可用性，因此使用在工業(yè)或半工業(yè)規(guī)模上不易獲得的有機(jī)物質(zhì)可能不具有商業(yè)可行性，即使這些物質(zhì)可能滿足其他要求。優(yōu)選地，用作固體有機(jī)物質(zhì)的脂肪族脂肪酸含有不超過22個碳原子；脂肪族脂肪酸的鹽，其碳原子數(shù)不超過66個；烷烴含有不超過40個碳原子；二烷基次膦酸含有不超過20個碳原子；脂肪酸酰胺含有不超過22個碳原子；脂肪酸酐含有不超過26個碳原子；脂肪醇含有不超過32個碳原子；脂肪胺含有不超過22個碳原子；脂肪酸的腈含有不超過22個碳原子。

28、在特定情況下，熱敏材料的固體有機(jī)物質(zhì)選自：棕櫚酸、硬脂酸、山崳酸、二十四烷、芥酸酰胺、硬脂醇、鯨蠟醇、分散聚乙烯、稀土金屬(特別是鑭、釔、鐿、鈧)的飽和脂肪羧酸鹽。

29、在特殊情況下，至少一種熱敏材料的微結(jié)構(gòu)還包含對至少部分可見光透明的聚合物粘合劑，其相變溫度高于固體有機(jī)物質(zhì)的相變溫度。在這種情況下，熱敏性材料包含相邊界″固-固-氣″，并且在熔化過程中，材料的微觀結(jié)構(gòu)也會發(fā)生不可逆的變化，其結(jié)果是，由于其中包含的氣體釋放到材料表面并且發(fā)生氣體和非氣體環(huán)境的分層，空隙的數(shù)量相對于初始狀態(tài)減少，其結(jié)果是觀察到固相和空隙的接觸面積減少，即相邊界面積減少。在離開到表面的過程中，填充空隙的氣體確保了在固體和粘稠液體中比在″固-固″系統(tǒng)中更高的擴(kuò)散過程速率，這不僅加速了熱敏材料透明度的變化，而且還確保了冷卻后這種變化的不可逆性。此外，熱敏材料微觀結(jié)構(gòu)的不可逆變化可能伴隨新熱力學(xué)相的形成，例如固溶體。優(yōu)選地，所述聚合物粘合劑在熱敏材料中的含量為1-30wt％。在特殊情況下，聚合物粘合劑會覆蓋固體有機(jī)物質(zhì)的每個單獨的結(jié)構(gòu)顆粒，為其提供“釉面”。選擇粘合劑時應(yīng)確保聚合物粘合劑中的固體有機(jī)物顆粒具有潤濕性，但不溶解。因此，當(dāng)對上述顆粒的晶粒、晶體、纖維、薄片或聚集體進(jìn)行“上釉”時，會發(fā)生額外的氣體捕獲，在這種環(huán)境中會形成熱敏材料，并通過粘合劑將其分布在固體有機(jī)物質(zhì)的“上釉”顆粒之間。給定的特征確保了具有增加的相邊界數(shù)量的材料微觀結(jié)構(gòu)的存在，從而增強(qiáng)了本發(fā)明的技術(shù)效果。

30、在特定情況下，透明聚合物粘合劑選自苯酚甲醛樹脂、丁基甲基丙烯酸樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、聚乙烯醇縮丁醛、聚甲基丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸異丁酯、聚丙烯酸丁酯、苯氧基樹脂、聚苯乙烯-丙烯酸乳液、聚烯烴、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚醚砜、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚醚砜、聚異戊二烯、聚丙烯、聚丁二烯、聚異丁烯、聚醋酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸酯、乙基纖維素、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚碳酸酯、聚己內(nèi)酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂、聚對苯二甲酸丁二醇酯樹脂、聚酰胺樹脂、聚偏氟乙烯、聚酯、聚酯樹脂、羥乙基纖維素、甲基纖維素、乙基纖維素、硝酸纖維素、羧甲基纖維素、明膠、瓊脂、酪蛋白、樹膠阿拉伯膠、聚乙烯醇、聚環(huán)氧乙烷或其混合物。

31、這些設(shè)備可能是各種類型的產(chǎn)品，旨在牢固地連接并緊密貼合在受控設(shè)備的表面，包括工業(yè)、家用和能源設(shè)備。

32、在該發(fā)明組的優(yōu)選實施例中，該裝置可以是一種貼紙，包括絕緣層、粘合層、對至少部分可見光不透明的彈性基底，該彈性基底由含鹵素聚合物制成，厚度小于1毫米，介電強(qiáng)度至少為5千伏/毫米，至少一種施加到基底各個部分的熱敏材料，厚度不超過800微米，透明保護(hù)層中的熱敏材料設(shè)計成在達(dá)到貼紙上指示的相應(yīng)閾值溫度時，透明度可能發(fā)生不可逆的變化，時間少于5秒。

33、使用含鹵素的聚合物基底，例如聚氯乙烯，使得可以使用要求保護(hù)的裝置來直觀地記錄電氣設(shè)備導(dǎo)電元件表面的過熱溫度，因為所述基底具有介電性能并且耐燃。該裝置采用厚度小于1毫米的彈性基底設(shè)計，可緊密粘附在復(fù)雜幾何形狀的表面上，包括電氣設(shè)備的導(dǎo)電元件。此外，采用厚度小于1毫米的基底和厚度不超過800微米的熱敏材料層，可以在出現(xiàn)短時間過熱時快速加熱熱敏材料，并在不超過5秒的時間內(nèi)將其完全轉(zhuǎn)化為具有“不透明-透明”顏色轉(zhuǎn)變的熔體，同時還能確保在運(yùn)行設(shè)備空氣冷卻期間進(jìn)行必要的熱傳遞。熱敏材料在加熱到相應(yīng)閾值溫度以上時的響應(yīng)速度小于5秒，可以記錄由啟動電流或短路電流通過、電機(jī)啟動負(fù)載過大、冷運(yùn)行、切換或其他過程引起的短時緊急過熱。此外，由于基體和受控表面平面上的熱敏材料散熱性低，該裝置厚度較小，因此在使用熱敏層面積較大的貼紙時，可以精確檢測表面局部過熱的情況。

34、在該發(fā)明組的其他實施例中，該裝置可以制成彈性空心管(細(xì)麻布)的形式，或者制成包括縱向部分(夾子)的管的形式，用于固定到電線上，該電線的表面用作基底，至少對部分可見光不透明，由含鹵素的聚合物制成，厚度小于1毫米，介電強(qiáng)度至少為5千伏/毫米，在其前表面的各個部分上施加至少一種厚度不超過800微米的熱敏材料，覆蓋有透明的保護(hù)層，其中熱敏材料在達(dá)到管上指示的相應(yīng)閾值溫度時，在少于5秒的時間內(nèi)，透明度可能會發(fā)生不可逆的變化。

35、與貼紙不同，夾子或細(xì)麻布更方便安裝在建筑物和結(jié)構(gòu)的電氣面板中的小截面電線上。

36、為了提高設(shè)備本身及其操作事實的可見性，從而進(jìn)一步提高設(shè)備操作的安全性，底座可以具有反射或發(fā)光特性。

37、在該裝置的其他實施例中，通過使基底的表面積至少為100平方毫米，并覆蓋有至少一種熱敏材料，可以提高確定電氣設(shè)備表面局部過熱的精度。

38、在實施例中，當(dāng)對受控表面進(jìn)行局部加熱時，僅熱敏材料中受到閾值溫度以上加熱的區(qū)域的透明度會發(fā)生變化，這使得可以記錄點過熱。

39、該技術(shù)結(jié)果還通過制造用于視覺記錄超過至少一個閾值的溫度的裝置的方法的變體而實現(xiàn)，所公開的變體不是限制性的，并且可以使用其他方法來制造所述裝置，確保生產(chǎn)具有材料中公開的微結(jié)構(gòu)的熱敏材料。

40、在第一實施例中，用于視覺記錄溫度升高超過至少一個閾值的裝置的制造方法包括以下步驟：

41、-將一層或多層至少一種懸浮液施加到不透明基底的各個部分上，該懸浮液由沸點低于180℃的固體有機(jī)物質(zhì)顆粒組成，并且固體有機(jī)物質(zhì)顆粒在液相中的溶解度不超過10克/千克；

42、-從液相中的固體有機(jī)物顆粒的懸浮液的應(yīng)用層中去除液相，以形成對至少部分可見光不透明的熱敏材料，其微結(jié)構(gòu)包括固體有機(jī)物顆粒和填充有氣相的空隙；

43、-用透明保護(hù)層覆蓋工件的前表面，

44、其中上述階段中的至少一個是在低于大氣壓的壓力下進(jìn)行的。

45、在該實施例中，通過在至少一個階段使用減壓(低于大氣壓的壓力)，確保快速去除液相，類似于沸騰，結(jié)果觀察到材料的額外發(fā)泡，導(dǎo)致空隙數(shù)量的增加。在這種情況下，當(dāng)在其中一個階段使用低于大氣壓的壓力時，在其他階段，在大氣壓下從液相中的固體有機(jī)物顆粒的懸浮液應(yīng)用層中除去液相。

46、在制造該裝置的方法的優(yōu)選實施例中，在施加透明保護(hù)層之前的階段，或在從每個單獨的層中除去液相之后，在液相中逐層施加至少一種固體有機(jī)物質(zhì)顆粒的至少一種懸浮液的階段，使用亞大氣壓。當(dāng)采用該方法制造該裝置時，低于大氣壓的壓力優(yōu)選為1-650毫米汞柱。所選擇的壓力值以及設(shè)備毛坯在給定壓力下的保持時間取決于液相的沸點、用于制備懸浮液的液相的量以及固體有機(jī)物質(zhì)的性質(zhì)。

47、在液相中施加每一層固體有機(jī)物懸浮液后，可以立即產(chǎn)生低于大氣壓的壓力。在這種情況下，包括固體有機(jī)物顆粒和充滿氣相的空隙在內(nèi)的微觀結(jié)構(gòu)的形成是逐層發(fā)生的。在該方法的另一個實施例中，可以在從液相中的固體有機(jī)物懸浮液的所需數(shù)量的施加層中除去液相的階段產(chǎn)生低于大氣壓的壓力。在這種情況下，液相會從整個材料體積中自發(fā)釋放，形成大量的非結(jié)構(gòu)化空隙。在該方法的第三個版本中，在低于大氣壓的壓力下，工件的前表面涂有一層透明的保護(hù)層。當(dāng)使用密封保護(hù)層時，這可確保最終產(chǎn)品中熱敏材料空隙內(nèi)的壓力低于大氣壓。此外，在此階段產(chǎn)生低于大氣壓的壓力可以除去熱敏材料所封閉的殘留液相，并且由于在產(chǎn)生低于大氣壓的壓力的過程中，殘留液相會突然蒸發(fā)，這會導(dǎo)致材料產(chǎn)生額外的發(fā)泡，從而導(dǎo)致空隙數(shù)量的增加。

48、低于大氣壓的壓力的產(chǎn)生可以在裝置制造的任意兩個階段進(jìn)行，也可以在裝置制造的所有三個階段進(jìn)行，這取決于固體有機(jī)物質(zhì)的性質(zhì)、所用的液相以及懸浮液中固體有機(jī)物質(zhì)的濃度，確保形成熱敏材料所需的微觀結(jié)構(gòu)。

49、此外，當(dāng)利用該方法制造裝置時，固體有機(jī)物的顆粒可以制成鱗片、纖維、顆粒、晶體或所述顆粒的聚集體的形式。

50、在第二種變體中，用于視覺記錄溫度升高超過至少一個閾值的裝置的制造方法包括執(zhí)行至少3個循環(huán)，每個循環(huán)包括將至少一種液相固體有機(jī)物質(zhì)顆粒懸浮液層施加到不透明基底的各個部分，并從施加的懸浮液層中除去液相，隨后用透明保護(hù)層涂覆工件的前表面，其中液相的沸點低于180℃，其中通過選自以下的方法施加液相固體有機(jī)物質(zhì)顆粒懸浮液：絲網(wǎng)印刷、柔版印刷、移印、絲網(wǎng)印刷，同時產(chǎn)生至少一種熱敏材料的微結(jié)構(gòu)，其中固體有機(jī)物質(zhì)的顆粒主要平行于基底表面的平面取向。

51、在這個變型中，在施加第一層至少一種液相固體有機(jī)物顆粒的懸浮液之后，將工件在室溫下干燥至恒重，然后重復(fù)逐層施加和從施加的懸浮液層中除去液相的過程至少三次，直到獲得所需的涂層厚度。在特定情況下，當(dāng)將至少一種固體有機(jī)物質(zhì)顆粒在液相中的懸浮液逐層施加到不透明基底的各個部分時，使用絲網(wǎng)印刷、柔版印刷、移印或絲網(wǎng)印刷的方法。通過交替循環(huán)施加和從所施加的懸浮液層中除去液相，可以確保固體有機(jī)物顆粒在基底上時具有必要的有序性。由于在室溫下液相從所施加的懸浮液層中自發(fā)除去，因此確保了水垢及其填料在熱力學(xué)有利的狀態(tài)下緩慢沉降。這樣就形成了一層熱敏材料，其微觀結(jié)構(gòu)中固體物質(zhì)的顆粒主要平行于基底表面。為了確保所需的遮蓋力，施加和從施加的懸浮液層中除去液相的循環(huán)至少重復(fù)三次，直到獲得對至少部分可見光不透明的熱敏材料。

52、在這種情況下，當(dāng)利用該方法制造裝置時，固體有機(jī)物的顆粒主要以鱗片、纖維、晶體或所述顆粒的聚集體或其他具有超過厚度的線性尺寸的顆粒的形式制成。

53、在根據(jù)本發(fā)明要求保護(hù)的裝置的制造方法的實施例中，熱敏材料的厚度優(yōu)選地不超過800微毫米，優(yōu)選地不超過450微毫米，最優(yōu)選地不超過150微毫米。

54、優(yōu)選地，在實施制造該裝置的方法時，使用包括在液相中測量2-3微毫米的固體有機(jī)物質(zhì)顆粒的懸浮液。液相與固體有機(jī)物的密度差優(yōu)選小于0.2克/立方厘米。為此目的，液相可以選自：異丙醇、水、甲醇、1-丙醇、異丁醇、乙二醇單甲醚、1-丁醇、乙腈、乙酸、己烷、庚烷、1，1，1-三氟乙醇、1，1，1，3，3，3-六氟異丙醇、二甲基甲酰胺、乙醇、乙酸丁酯、丙酮、甲苯或其混合物，但不限于此。

55、溶劑與固體可熔物質(zhì)顆粒之間的相對密度差是影響固體有機(jī)物顆粒沉降速率和性質(zhì)的重要因素。如果密度差異很大(超過0.2克/立方厘米)，固體有機(jī)物顆粒就會過快地從懸浮液中沉降出來，導(dǎo)致顆粒形成縱向和橫向結(jié)構(gòu)，相對于基底平面任意取向。在這種情況下，基底將通過橫向結(jié)構(gòu)以相同的層厚度可見，而通過縱向排列將實現(xiàn)遮蓋力，因此只有縱向排列的顆粒才能提供所需的遮蓋力。在密度相當(dāng)或密度差小于0.2克/立方厘米時，將觀察到固體有機(jī)物顆粒的緩慢沉降，同時形成材料必要的有序微觀結(jié)構(gòu)，顆粒相對于基底表面主要呈縱向排列。

56、為了確保在能源領(lǐng)域使用根據(jù)本發(fā)明要求保護(hù)的裝置時的安全性，例如，用于目視記錄電氣設(shè)備導(dǎo)電元件表面的過熱情況，在制造該裝置的方法的變型中，使用含鹵素的聚合物基底，例如聚氯乙烯作為基底，因為它具有耐燃性和介電性能。提供了使用聲明的設(shè)備的可能性，因為指定的底座也耐燃。

57、在該裝置的制造方法的權(quán)利要求的實施例中，可以使用從本說明書第33頁列出的物質(zhì)類別中選擇的物質(zhì)作為固體有機(jī)物質(zhì)。