[發(fā)明專利]一種基于方酸菁聚合物的濕敏傳感器及其制備方法和用途

有效

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• 申請日: 2016-05-31
• 公開（公告）號: CN105928995B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發(fā)明（設計）人: 路建美;賀競輝
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30;G01N27/26;G01N27/04;C08G73/06
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標事務所有限公司32103
• 代理人: 陶海鋒,張淏

技術領域

本發(fā)明屬于有機半導體材料技術領域，具體涉及一種基于方酸菁聚合物的濕敏傳感器，其制備方法，及其在空氣濕度檢測中的用途。

背景技術

隨著科技的發(fā)展，眾多領域對環(huán)境濕度的要求更加苛刻，例如航天工業(yè)、農(nóng)業(yè)、精密機械以及實驗室都需要對環(huán)境濕度進行有效監(jiān)控。目前，濕敏傳感器是傳感器件領域眾多研究方向中的一個熱點，常見的濕敏傳感器件基本上都基于金屬氧化物材料，雖然其穩(wěn)定性較好，但選擇性較差，制備工藝較為復雜，不能適用于大規(guī)模應用。為了滿足目前市場對傳感器價廉、實用、易制備等方面的要求，亟需開發(fā)出一種新型的濕敏傳感器。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述情況，本發(fā)明采用一種方酸菁聚合物PMPS（其結構如下所示，n為40~50中的任一整數(shù)）來制備濕敏傳感器，并且通過在不同濕度下觀察傳感器的復阻抗變化來檢測不同濕度的空氣。本發(fā)明測試了濕敏傳感器在不同頻率下的阻抗變化，從而選擇出其在100 Hz下的復阻抗最大。本發(fā)明還測試了器件的回復性，先將器件置于相對濕度（RH）為11%的濕度氛圍內(nèi)，測得其阻抗大約為7×10⁸，然后置于95%的濕度氛圍內(nèi)，測得其阻抗大約為1×10⁴。本發(fā)明還測試了器件吸脫附的性能，測試其在11%~95%的濕度氛圍內(nèi)的吸脫附能力。

具體而言，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種基于方酸菁聚合物的濕敏傳感器，其包含鍍膜材料和叉指電極，所述鍍膜材料為如式（I）所示的方酸菁聚合物，其中n為40~50中的任一整數(shù)，其被刷圖在所述叉指電極上，厚度為100~400 μm。

優(yōu)選的，在上述基于方酸菁聚合物的濕敏傳感器中，所述叉指電極以氧化鋁（Al₂O₃）為基底，厚度為1~2 mm，其上設置有銀-鈀（Ag-Pd）合金，厚度為100~200 nm。

優(yōu)選的，在上述基于方酸菁聚合物的濕敏傳感器中，所述叉指電極的叉指寬度為200~300 μm，叉指間距為100~200 μm。

一種基于方酸菁聚合物的濕敏傳感器的制備方法，其包括如下步驟：

（1）清潔基板，并將叉指電極固定在所述基板上；

（2）按照方酸菁聚合物:溶劑=4:1000~2000的重量比，將如式（I）所示的方酸菁聚合物溶解于溶劑中，超聲使其分散均勻，得到方酸菁聚合物溶液；

（3）將方酸菁聚合物溶液刷圖在叉指電極上，于室溫下放置，揮干溶劑后，于60~80℃干燥1~2小時，得到基于方酸菁聚合物的濕敏傳感器。

優(yōu)選的，在上述制備方法中，步驟（1）中所述基板選自玻璃基板、PE基板、鐵片基板中的任意一種，優(yōu)選玻璃基板。

優(yōu)選的，在上述制備方法中，步驟（1）中所述固定通過雙面膠粘合的方式來完成。

優(yōu)選的，在上述制備方法中，步驟（2）中所述溶劑選自乙醇、二氯甲烷、乙酸乙酯中的任意一種，優(yōu)選乙醇。

優(yōu)選的，在上述制備方法中，步驟（3）中所述干燥通過真空烘箱來完成。

優(yōu)選的，在上述制備方法中，步驟（3）中所述干燥的溫度為60℃，時間為1小時。

上述基于方酸菁聚合物的濕敏傳感器在空氣濕度檢測中的用途。

與現(xiàn)有技術相比，利用上述技術方案的本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

（1）器件制備便捷，操作簡單；

（2）響應時間短，對于濕度變化響應高于常見的金屬氧化物；

（3）回復時間短，器件性能穩(wěn)定；

（4）在高濕度環(huán)境下，器件滯濕性強。

附圖說明

圖1為方酸菁聚合物PMPS的SEM譜圖。

圖2為方酸菁聚合物PMPS的IR譜圖。

圖3為基于方酸菁聚合物的濕敏傳感器的結構示意圖。

圖4為濕敏傳感器在不同頻率下對濕度的阻抗響應測試效果圖。

圖5為濕敏傳感器在11%和95%之間的相對濕度下的回復性測試效果圖。

圖6為濕敏傳感器在不同濕度下的吸脫附曲線圖。

具體實施方式

下文將結合附圖和具體實施例來進一步說明本發(fā)明的技術方案。除非另有說明，下列實施例中所使用的試劑、材料、儀器等均可通過商業(yè)手段獲得。

實施例1：PMPS的合成與傳感器的制備。

（1）PMPS分子的合成：