[發明專利]一種快速高靈敏的光子晶體濕度傳感器的制備方法

有效

• 申請號: 201510716680.1
• 申請日: 2015-10-28
• 公開（公告）號: CN105352894B
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 徐洪波;李垚;趙九蓬;楊昊巍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 侯靜

一種快速高靈敏的光子晶體濕度傳感器的制備方法，本發明涉及一種濕度傳感器的制備方法。本發明的目的是為了解決濕度傳感器成本昂貴、平行穩定性差、傳感器器件力學性能差以及操作繁瑣的問題。本發明的快速高靈敏的光子晶體濕度傳感器是將膠狀的組裝溶液固定在基底材料上。本發明的濕度傳感器的制備方法按以下方法制備：一、基底材料的處理；二、制備組裝溶液；三、快速高靈敏的光子晶體濕度傳感器的制備。本發明制得的濕度傳感器解決了傳統濕度傳感器成本昂貴的問題，同時本發明制得的濕度傳感器具有極高的平行穩定性和很高的力學性能。本發明的濕度傳感器用于靈敏度高的傳感器領域。

技術領域：

本發明涉及一種濕度傳感器的制備方法。

背景技術：

濕度傳感器是一類重要的傳感器，已經廣泛應用于氣象、農林、化纖、紡織、食品、家用電器等許多領域，其國內外研究十分活躍。但是目前由于難以獲得理想性能的感濕材料以及穩定性等問題導致濕度傳感器的研制、生產和應用仍較為落后，因此，濕度傳感器的精確度和長期穩定性是直接影響到濕度傳感器的使用和大批生產的關鍵。探索新的高精度、高可靠性、長壽命的濕敏材料，研究各類濕度傳感器的感濕機理，改善和提高其穩定性、可靠性，已成為各國科學家關注的重點。

目前高分子電容式濕度傳感器具有測濕范圍寬、響應速度快、溫漂小、穩定性好、使用方便等優點，已得到了廣泛的應用，并逐漸成為這個領域國內外研究的重點。我國開展高分子電容式濕度傳感器研究已有多年，針對產品可靠性差、穩定性差、一致性差等問題，對其進行了可靠性研究和各種環境試驗，制定了失效判據，給出了失效模式。1987年,Yablonovitch和John教授提出了光子晶體的概念，獲得科研工作者的廣泛關注。光子晶體是由不同介電常數的介質材料在空間按一定的周期排列的一種人造的晶體材料，由于存在周期性，在其中傳播的光波的色散曲線將成帶狀結構，帶與帶之間的能量差叫做光子禁帶頻率落在禁帶中的光是被嚴格禁止傳播的。通過理論以及實驗表明光子晶體的反射峰符合不兩個衍射定律：λ＝2ndsinθ由此可見通過調節折射率可實現反射峰位置變化，從而實現樣品顏色的調節。但目前產品的性能及可靠性的測試方法及手段存在以下幾個問題：(1)濕度源昂貴，平衡時間長；(2)檢測裝置精確度不高；(3)手工測量，一次只能檢測一個傳感器，測試數量有限，不能為實現批量測試提供方便及良好的條件且測試結果因人而異。

發明內容：

本發明的目的是為了解決濕度傳感器成本昂貴、平行穩定性差、傳感器器件力學性能差以及操作繁瑣的問題，提供了一種快速高靈敏的光子晶體濕度傳感器的制備方法。

本發明的快速高靈敏的光子晶體濕度傳感器的制備方法按以下步驟制備：

一、基底材料的處理：將基底材料放置于質量分數為25％～35％的過氧化氫和質量分數為96％～98％的濃硫酸的體積比為1：(2～3)的混合溶液中超聲清洗，隨后依次在丙酮溶液、無水乙醇溶液和超純水溶液中超聲10min～20min，然后在烘箱中烘干；去除基底表面的雜質，保證玻璃基底的親水性和干凈；

二、制備組裝溶液：取微球材料分散在質量分數為98％～99％的乙醇中，配制成混合液；取響應的聚合物材料溶解在去離子水溶液中，配制成電鍍液；將混合液與電鍍液按體積比為1：(5～15)混合制得組裝溶液；

三、快速高靈敏的光子晶體濕度傳感器的制備：將步驟一處理好的基底材料垂直放入容器內，然后向容器內注入步驟二制備的組裝溶液，將容器放入培養箱中，溫度設置30℃～60℃，控制培養箱的濕度為20％～80％，乙醇蒸汽的含量10％～40％，放置0.5h～10h，待溶劑揮發完全即可實現膠體粒子與響應聚合物的快速組裝，制備出穩定快速高靈敏的濕度傳感器。