[實(shí)用新型]一種石墨烯基氣敏傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201920526905.0
• 申請(qǐng)日: 2019-04-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN209911277U
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳文奐;謝丹;舒霞云;許克宇;吳常健;李波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門理工學(xué)院
• 主分類號(hào): G01N27/12
• 分類號(hào): G01N27/12
• 代理公司: 35221 泉州市潭思專利代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 麻艷

本實(shí)用新型公開(kāi)了一種石墨烯基氣敏傳感器，包括依次疊層設(shè)置的絕緣基底、加熱層、第一絕緣層、溫度傳感器、第二絕緣層、信號(hào)轉(zhuǎn)換層及石墨烯基材料層；所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換層為回字形叉指電極。本實(shí)用新型提供的氣敏傳感器既能在不同溫度下進(jìn)行氣體敏感測(cè)試，無(wú)需更換環(huán)境溫度，還能更準(zhǔn)確的檢測(cè)和控制溫度以提高傳感器的靈敏度。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種傳感器，具體涉及一種石墨烯基氣敏傳感器。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，工業(yè)化的迅速推進(jìn)為人類創(chuàng)造價(jià)值，也給人類生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重的污染。工業(yè)生產(chǎn)中原料種類越來(lái)越多，合成反應(yīng)越來(lái)越復(fù)雜，合成副產(chǎn)物的種類也越來(lái)越多。一些發(fā)生器中不可避免地產(chǎn)生有毒氣體或可燃?xì)怏w，一旦這些氣體濃度超過(guò)安全標(biāo)準(zhǔn)，人和設(shè)備就會(huì)產(chǎn)生不良影響，氣敏傳感器的出現(xiàn)使人們能夠?qū)崟r(shí)地監(jiān)測(cè)這些有害氣體，有效避免由此造成的惡性事件，確保人類生產(chǎn)和生活的安全。隨著氣敏傳感器的應(yīng)用越來(lái)越廣，傳統(tǒng)工藝和材料制備出的氣敏傳感器在靈敏度和測(cè)量范圍方面越來(lái)越難以滿足需要，因此研發(fā)新材料新工藝來(lái)制備氣敏傳感器勢(shì)在必行。

石墨烯作為一種由SP²雜化形成的蜂窩狀二維結(jié)晶材料，具有許多優(yōu)異的力學(xué)和電學(xué)性能，在傳感領(lǐng)域具有巨大的潛力。室溫下超高電子遷移率和大比表面積是它的兩個(gè)顯著特征，這使得石墨烯有望成為具有超高靈敏度的氣體傳感器材料。作為典型的二維材料，石墨烯結(jié)構(gòu)中的每個(gè)原子可以被認(rèn)為是表面原子，因此理想情況下每個(gè)原子都可以與氣體相互作用，使得基于石墨烯的氣體傳感器具有超高的傳感響應(yīng)和超低檢測(cè)限（甚至可以檢測(cè)到1個(gè)分子）。

目前石墨烯在氣敏傳感器上的應(yīng)用已經(jīng)被廣泛研究，例如：申請(qǐng)?zhí)朇N201710948142 .4公開(kāi)的“一種石墨烯基氣體傳感器”，通過(guò)氧化錫顆粒和金納米顆粒同時(shí)對(duì)石墨烯進(jìn)行改性，并調(diào)整其電學(xué)性能，提升傳感器的靈敏度。

傳統(tǒng)的氣敏傳感器一般沒(méi)有溫度控制系統(tǒng)，無(wú)法滿足特殊溫度條件下的檢測(cè)需求。針對(duì)上述缺陷，現(xiàn)有技術(shù)的傳感器增加了溫控系統(tǒng)，例如：專利號(hào)CN201721878299.6 公開(kāi)的“一種氣體傳感器”，包括上方的陶瓷基底、下方的陶瓷片和梳狀電極，通過(guò)石墨烯層吸附傳感器所處環(huán)境的空氣中的雜質(zhì)分子后改變其自身的電阻特性，使得梳狀電極測(cè)得的電參數(shù)發(fā)生變化，并通過(guò)加熱加快石墨烯層上的雜質(zhì)解吸附，由此來(lái)提高感應(yīng)器的靈敏度；該裝置通過(guò)陶瓷基底和陶瓷片之間的電阻引線連接發(fā)熱電源或溫控系統(tǒng)來(lái)加熱發(fā)熱電阻，且還在下方的陶瓷片下表面加上溫度探測(cè)器，由此來(lái)實(shí)現(xiàn)傳感器的溫度控制。但該裝置的石墨烯層與溫度傳感器之間相隔有陶瓷片，該陶瓷片的厚度和熱傳導(dǎo)性能會(huì)在一定程度上影響溫度傳感器的檢測(cè)。

所以，本申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N既有加熱裝置又能更準(zhǔn)確的檢測(cè)和控制溫度的傳感器。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種石墨烯基氣敏傳感器，既能在不同溫度下進(jìn)行氣體敏感測(cè)試，無(wú)需更換環(huán)境溫度，還能更準(zhǔn)確的檢測(cè)和控制溫度以提高傳感器的靈敏度。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是：

一種石墨烯基氣敏傳感器，包括依次疊層設(shè)置的絕緣基底、加熱層、第一絕緣層、溫度傳感器、第二絕緣層、信號(hào)轉(zhuǎn)換層及石墨烯基材料層；所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換層為回字形叉指電極。

具體地，所述的絕緣基底、第一絕緣層及第二絕緣層的材料為液晶聚合物。

具體地，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換層的材料采用納米Au、納米Ag或納米Cu。

具體地，所述的第一絕緣層上形成有一嵌槽，所述的溫度傳感器嵌入該嵌槽內(nèi)。

具體地，所述的第一絕緣層的厚度為1.5mm，所述溫度傳感器為薄膜溫度傳感器，其的厚度為1.1mm。

具體地，所述的第二絕緣層的厚度為1mm。