[發明專利]微型氣敏傳感器及其制備方法

在審

• 申請號: 201810233719.8
• 申請日: 2018-03-21
• 公開（公告）號: CN108802111A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 李青;王麗莎;李赫然;王忠輝
• 申請（專利權）人: 北京旭碳新材料科技有限公司
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12
• 代理公司: 北京鼎佳達知識產權代理事務所(普通合伙) 11348
• 代理人: 王偉鋒;劉鐵生

本發明是關于一種微型氣敏傳感器及其制備方法，其制備方法包括：制備石墨烯粉體；制備石墨烯分散液；通過高溫粘膠將銅箔粘接到基底上；通過絲網印刷將所述的石墨烯分散液在基底的預制區域上印刷覆膜；通過銀漿將連接線連接至所述銅箔，烘干，得到微型氣敏傳感器。本發明的微型氣敏傳感器具有響應時間短，可測試氣體濃度低，靈敏度高等優點。

技術領域

本發明涉及一種微電子技術領域，特別是涉及一種微型氣敏傳感器及其制備方法。

背景技術

日常衣食住行、工業生產中都是與各種各樣的金屬材料、無機材料、有機材料等密切相關。尤其是家居用品、新裝修房屋等裝飾家居材料都會釋放甲醛、苯、二氧化氮、一氧化氮、二氧化硫等氣體中的一種或幾種有毒氣體。這些毒氣使人們的身體承受著不同程度的傷害。隨著工業化的加劇和經濟建設的推進，未來這些氣體的排放量將會與日俱增。而如何快速有效的監測這些氣體的濃度就成了重中之重。氣敏傳感器是檢測氣體濃度和體積的一種傳感器，傳統的無機半導體氣敏傳感器，傳感器本身背景噪音大，是較低信號的十倍以上，其致命缺陷是信噪比太低，并且能檢測的最小濃度極限有限。因此人們急于尋找一種信噪比較高的材料替代無機半導體。

石墨烯是一種新型碳材料，具有優異的光、電、熱學性質。石墨烯中每個碳原子都有1個孤立的p軌道電子，這些沒有成鍵的電子在與石墨烯平面相垂直的所形成的π軌道上自由移動，使得石墨烯表現出良好的導電性和導熱性以及可以吸附其它分子的性能。因為平面方向的共價鍵非常牢固，并且垂直方向的電子能在石墨烯平面內自由的移動，所以石墨烯無論是機械強度還是導電性能都非常好。由于石墨烯本身特殊的電子結構使其具有較順暢的電子通道便于電子傳遞。作為氣敏材料時提供更多的氣敏通道。另外由于石墨烯碳原子暴露在目標氣體中，有利于與氣體充分接觸，并且石墨烯具有較低的約翰遜噪聲，有利于檢測到較低濃度的氣體，這些特點使石墨烯在氣敏傳感器方面具有更廣泛的應用前景。

發明內容

本發明的主要目的在于，提供一種新型的微型氣敏傳感器及其制備方法，所要解決的技術問題是使其響應時間短，可測試氣體濃度低，靈敏度較高，從而更加適于實用。

本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的一種微型氣敏傳感器的制備方法，其包括：

制備石墨烯粉體；

制備石墨烯分散液；

通過高溫粘膠將銅箔粘接到基底上；

通過絲網印刷將所述的石墨烯分散液在基底的預制區域上印刷覆膜；

通過銀漿將連接線連接至所述銅箔，烘干，得到微型氣敏傳感器。

本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。

優選的，前述的微型氣敏傳感器的制備方法，其中所述的制備石墨烯粉體是將鱗片石墨通過高溫高壓法制備。

優選的，前述的微型氣敏傳感器的制備方法，其中所述的石墨烯粉體的層數為3-8層，比表面積200-400m²/g。

優選的，前述的微型氣敏傳感器的制備方法，其中所述的制備石墨烯分散液，其包括：將石墨烯粉體與分散助劑、水混合，高剪切分散研磨，得到石墨烯分散液。

優選的，前述的微型氣敏傳感器的制備方法，其中所述的分散助劑為聚乙烯吡絡烷酮、阿拉伯膠和十二烷基苯磺酸鈉；其中所述的聚乙烯吡絡烷酮占石墨烯分散液的重量百分比為1-3％，所述的阿拉伯膠占石墨烯分散液的重量百分比為1-3％，所述的十二烷基苯磺酸鈉占石墨烯分散液的重量百分比為1-3％；

所述的混合包括攪拌和超聲；

所述的高剪切分散研磨的轉速為2000-5000rps，剪切速率10000-60000S^-1，剪切研磨時間為5-10h。