[實用新型]一種具有根狀電極結(jié)構(gòu)的濕度傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201922400884.0
• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN211292688U
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 盛俊杰;邱勇;王延杰;李樹勇;徐勇;張奇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國工程物理研究院總體工程研究所
• 主分類號: G01N27/22
• 分類號: G01N27/22
• 代理公司: 北京天奇智新知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11340
• 代理人: 葉明博

本實用新型公開了一種具有根狀電極結(jié)構(gòu)的濕度傳感器，包括作為電介質(zhì)的一層基體膜、兩個表面電極層、多個根狀電極；兩個表面電極層黏附于基體膜的上下表面；多個根狀電極設(shè)置于基體膜內(nèi)部，且每個根狀電極均與一表面電極層相連。本實用新型根狀電極結(jié)構(gòu)微觀上具有納米結(jié)構(gòu)，宏觀上呈現(xiàn)微米結(jié)構(gòu)，相比于現(xiàn)有梳狀電極結(jié)構(gòu)，大大增加電極與芯層之間的接觸面積；所涉及的電極層的微?納米顆粒狀結(jié)構(gòu)和根狀電極，共同增加了傳感器的濕度敏感度；由于基體膜材料的柔韌性和厚度的可選擇性，該濕度傳感器可以制作成多種形狀；本申請所涉及的電容式濕度傳感器經(jīng)過改進(jìn)可以適用于檢測壓力、位移、氣體濃度等物理量，應(yīng)用廣泛。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于濕度傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有根狀電極結(jié)構(gòu)的濕度傳感器。

背景技術(shù)

在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、氣象、環(huán)保、國防、科研、航天等部門，經(jīng)常需要對環(huán)境濕度進(jìn)行測量及控制。但在常規(guī)的環(huán)境參數(shù)中，濕度由于受其它因素(大氣壓強、溫度)的影響，是最難準(zhǔn)確測量的一個參數(shù)。用干濕球濕度計或毛發(fā)濕度計來測量濕度的方法，已無法滿足現(xiàn)代科技發(fā)展的需要，因此開發(fā)新型的濕度傳感器的對于現(xiàn)代工業(yè)而言十分重要。其中電容式濕度傳感器受到廣泛的關(guān)注。電容器是由兩塊金屬電極之間夾一層絕緣電介質(zhì)構(gòu)成，是電子設(shè)備中大量使用的電子元件之一。電容式傳感器利用電容器原理，將被測非電量的改變轉(zhuǎn)化為電容量的變化，進(jìn)而轉(zhuǎn)換為便于測量和傳輸?shù)碾妷骸㈦娏骰蝾l率等信號。電容量變化的大小隨著被測參數(shù)的大小而變化，利用這一原理可制成加速度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、氣體傳感器、化學(xué)傳感器、生物傳感器、聲表面波傳感器等各種傳感器，應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。

聚合物電解質(zhì)是由固/液兩相結(jié)構(gòu)組成，在濕度環(huán)境中具有較強的吸水/應(yīng)變能力。當(dāng)聚合物電解質(zhì)吸水后，其內(nèi)部會形成離子通道，離子通道內(nèi)部是包含水合離子的溶液，這些水合離子之間通過微通道聯(lián)通，形成固/液兩相結(jié)構(gòu)。如果在聚合物電解質(zhì)薄膜上下表面分別附著兩層金屬電極，形成聚合物/金屬復(fù)合膜材料，成為具有特定信號響應(yīng)的傳感器。由于膜材料具有較好的吸濕溶脹性，這種傳感器可以用以檢測濕度量；或是引入不同的金屬離子使膜材料獲得不同的化學(xué)特性，利用膜材料的介電常數(shù)的變化引起的電容值的變化來檢測濕度、氣體濃度、離子濃度等物理量。因此，聚合物電解質(zhì)/金屬復(fù)合膜材料制成的傳感器，具有廣闊的應(yīng)用前景。

為了解決以上問題我方研發(fā)出了一種具有根狀電極結(jié)構(gòu)的濕度傳感器。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的就在于為了解決上述問題而提供一種具有根狀電極結(jié)構(gòu)的濕度傳感器。

本實用新型通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)上述目的：

一種具有根狀電極結(jié)構(gòu)的濕度傳感器，包括：

作為電介質(zhì)的一層基體膜；

兩個表面電極層；兩個表面電極層黏附于基體膜的上下表面；

多個根狀電極；多個根狀電極設(shè)置于基體膜內(nèi)部，且每個根狀電極均與一表面電極層相連。

優(yōu)選地，基體膜為具有濕敏特性的聚合物電解質(zhì)基體膜，基體膜的厚度大于0微米小于200微米。

優(yōu)選地，表面電極層為導(dǎo)電層，表面電極層的厚度大于0微米小于10微米。

優(yōu)選地，任意兩個緊靠的根狀電極之間的距離大于0微米小于20微米。

優(yōu)選地，表面電極層的內(nèi)表面呈現(xiàn)微米-納米級顆粒狀分布結(jié)構(gòu)。

本實用新型的有益效果在于：

本實用新型的一種具有根狀電極結(jié)構(gòu)的濕度傳感器：