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High‐Sensitivity Flexible Thermocouple Sensor Arrays Via Printing and Photonic Curing

Mallick, Md Mofasser ORCID iD icon 1; Franke, Leonard 1; Rösch, Andres Georg ORCID iD icon 1; Hussein, Mohamed 1; Long, Zhongmin 2; Eggeler, Yolita M. ORCID iD icon 2; Lemmer, Uli 1,3
1 Lichttechnisches Institut (LTI), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
2 Laboratorium für Elektronenmikroskopie (LEM), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
3 Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

Despite remarkable advances, high-performance thermoelectric (TE) materials-based thermocouples (TCs) lack mechanical robustness and flexibility. Hence, conventional low Seebeck coefficient metals (Ni, Cu, Fe) wire-junction-based TCs are used for temperature sensor applications. However, not only the sensitivity of the metal-based TC sensor is low, but also it is very difficult to fabricate a pixelated sensor using the conventional approach. In this study, high-performance (SbBi)2(TeSe)3-based printed flexible TE materials are employed to fabricate two types of shape-conformable TC-based temperature sensor arrays with 25 pixels (TSA I and TSA II). Bi0.5Sb1.5Te3-based p-type (p-BST) printed TE film and copper are used to fabricate TSA I, and the p-type film together with the Bi2Te2.7Se0.3-based n-type (n-BT) film is used to fabricate TSA II. A high average sensitivity (Sexp) value of ≈124 µV °C1 for TSA I and ≈319 µV °C1 for TSA II is attained with high linearity.

Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT)
Laboratorium für Elektronenmikroskopie (LEM)
Lichttechnisches Institut (LTI)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsjahr 2024
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 1616-301X, 1057-9257, 1099-0712, 1616-3028
KITopen-ID: 1000159423
HGF-Programm 38.01.02 (POF IV, LK 01) Materials and Interfaces
Erschienen in Advanced Functional Materials
Verlag Wiley-VCH Verlag
Band 34
Heft 20
Seiten Art.-Nr.: 2301681
Vorab online veröffentlicht am 26.05.2023
Schlagwörter photonic curing, printed thermocouples, temperature sensor arrays, thermoelectrics
Nachgewiesen in Scopus
Web of Science
OpenAlex
Dimensions
Globale Ziele für nachhaltige Entwicklung Ziel 7 – Bezahlbare und saubere Energie

Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000159423
Veröffentlicht am 16.06.2023
Originalveröffentlichung
DOI: 10.1002/adfm.202301681
Scopus
Zitationen: 9
Web of Science
Zitationen: 7
Dimensions
Zitationen: 12
Seitenaufrufe: 239
seit 16.06.2023
Downloads: 134
seit 25.06.2023
Cover der Publikation
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