[發明專利]一種柔性微型自驅動常溫氣體傳感器及其制備方法

在審

• 申請號: 201810489743.8
• 申請日: 2018-05-21
• 公開（公告）號: CN108490051A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 韓煒;李臘;付成偉
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30;G01N27/48
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 劉世純

1.一種柔性微型自驅動常溫氣體傳感器，其特征在于，包括柔性襯底、位于襯底之上的聚吡咯超級電容器與基于多壁碳納米管/聚苯胺復合材料的氣體傳感器；其中，所述的電容器集流體與氣體傳感器電極結構分別是由圓形電極與平行電極組成的，聚吡咯薄膜沉積在圓形電極上，多壁碳納米管/聚苯胺復合材料涂覆在平行的電極之間。

2.如權利要求1所述的一種柔性微型自驅動常溫氣體傳感器，其特征在于，所述的圓形電極溝道的間距為100μm。

3.如權利要求1所述的一種柔性微型自驅動常溫氣體傳感器，其特征在于，所述的平行電極之間的距離為150μm。

4.如權利要求1所述的一種柔性微型自驅動常溫氣體傳感器，其特征在于，所述的平行電極的結構為方塊形。

5.如權利要求1所述的一種柔性微型自驅動常溫氣體傳感器的制備方法，具體步驟如下：

(1)、將柔性襯底分別在乙醇和去離子水中清洗，然后烘干；

(2)、在清洗后的襯底上旋涂光刻膠，厚度為100nm-200nm，放上掩膜板，光刻、顯影，然后鍍金膜，最后用丙酮剝離，即得到電容器集流體與氣體傳感器電極結構；其中，掩膜板的結構是由圓形電極與平行電極兩部分組成；

(3)、在光刻后的圓形電極上采用電沉積法原位沉積聚吡咯薄膜，厚度為30μm-50μm，沉積好聚吡咯薄膜后，涂上固體電解質，厚度為500μm-800μm，作為氣體傳感器的電源部分；在光刻后的兩個平行電極之間旋涂多壁碳納米管/聚苯胺復合材料，厚度為200nm-300nm，完成自驅動常溫氣體傳感器的制備。

6.如權利要求5所述的一種柔性微型自驅動常溫氣體傳感器的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述的鍍金膜的厚度至少為50nm。

7.如權利要求5所述的一種柔性微型自驅動常溫氣體傳感器的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述的電沉積的時間為4-5min，電壓為0-0.8V，方法為循環伏安法。

8.如權利要求5所述的一種柔性微型自驅動常溫氣體傳感器的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述的聚吡咯是將吡咯單體與高氯酸鈉按照體積比為5：100配制成而成。

9.如權利要求5所述的一種柔性微型自驅動常溫氣體傳感器的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述的旋涂，轉速為500轉每秒，次數為2次。

10.如權利要求5所述的一種柔性微型自驅動常溫氣體傳感器的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述的多壁碳納米管/聚苯胺復合材料，通過如下方法制備得到，具體步驟如下：

首先，將多壁碳納米管與苯胺單體按照1：2的質量比加入到1M/L中高氯酸溶液中，0℃下攪拌30分鐘；然后，向上述溶液中以體積比3:1滴加密度為6*10^-3kg/L的過硫酸銨溶液，將混合溶液在0℃條件下攪拌24小時，聚合后的聚苯胺納米棒陣列均勻地生長在碳納米管上；最后，將得到的多壁碳納米管@聚苯胺納米復合材料，分別用去離子水、甲醇和乙醇洗滌，洗滌之后的納米材料在60℃真空干燥24小時；所述的多壁碳納米管與苯胺單體的混合液與高氯酸溶液的體積比為1：5。