[發明專利]一種基于疏水聚四氟乙烯微孔材料包覆的柔性濕度傳感器的制備工藝

有效

• 申請號: 202011130562.X
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112345600B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 魏振宇;黃見秋
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01N27/22
• 分類號: G01N27/22;B32B3/26;B32B27/08;B32B27/32;B32B3/08
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 徐激波

本發明公開了一種基于疏水聚四氟乙烯微孔材料包覆的柔性濕度傳感器及其制備工藝，主要步驟包括：步驟S1、將疏水聚四氟乙烯微孔材料襯底層在25℃的乙醇中浸泡3小時；步驟S2、陰干10分鐘，并且保留部分乙醇在疏水聚四氟乙烯微孔材料襯底層上；步驟S3、通過絲網印刷工藝將在疏水聚四氟乙烯微孔材料襯底層上形成金屬電極層，并在80℃下真空干燥以固化金屬電極層；步驟S4、在金屬電極層上滴涂氧化石墨烯水分散液，形成濕度敏感材料層；步驟S5、將疏水聚四氟乙烯微孔材料保護層鍵合在疏水聚四氟乙烯微孔材料襯底層上。本發明所制備的傳感器具有防水防污的特性，同時由于疏水聚四氟乙烯微孔材料的透氣性，保證了傳感器的性能。

技術領域

本發明涉及半導體工藝技術領域，特別是涉及一種基于疏水聚四氟乙烯微孔材料包覆的柔性濕度傳感器的制備工藝。

背景技術

濕度傳感器廣泛應用于工業、農業、氣象、交通、居家生活等眾多領域。柔性濕度傳感器是利用柔性材料制備的濕度敏感器件。隨著物聯網以及智能穿戴技術的發展，對柔性濕度傳感器的需求與日俱增。

柔性濕度傳感器常用的襯底材料包括PET、PI、纖維素紙等。G.Dubourg 等在PET基板上制造了柔性濕度傳感器。T.Yang等通過表面改性和離子交換技術，以聚酰亞胺(PI)為襯底制作了電容式柔性濕度傳感器。J.Han等使用纖維素紙制作了柔性濕度傳感器，纖維素紙同時作為襯底和敏感材料。 H.Park等制作了以親水性聚四氟乙烯同時作為敏感材料和襯底的柔性濕度傳感器。現有的柔性濕度傳感器襯底材料普遍具有吸水性，容易對濕度傳感器性能產生影響。同時，柔性濕度傳感器的敏感材料缺乏良好的保護層或直接暴露于空氣環境中，不利于在惡劣環境中的應用。

疏水聚四氟乙烯微孔材料的表面吸附能很低，水分子在其表面的接觸角極大，很難在微孔中發生毛細冷凝，疏水性聚四氟乙烯微孔材料可以完全透過水氣而隔絕液態水，可以作為柔性濕度傳感器的襯底材料和保護材料。但同時，疏水聚四氟乙烯材料極低的表面能會造成傳感器制造過程中的困難，金屬在襯底表面的粘附性差，傳感器中的金屬電極容易存在斷裂、尺寸不均勻等情況，這對傳感器的成品率具有負面影響。

有鑒于此，如今迫切需要設計一種新的基于疏水聚四氟乙烯微孔材料包覆的柔性濕度傳感器的制備工藝，以克服上述缺陷。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：因為疏水聚四氟乙烯材料極低的表面能，使得傳感器制造過程中存在困難，影響了傳感器的成品率，具體說就是，金屬在襯底表面的粘附性差，并且金屬電極容易存在斷裂、尺寸不均勻等問題。

為了解決上述的技術問題，本發明提出一種基于疏水聚四氟乙烯微孔材料包覆的柔性濕度傳感器，包括，疏水聚四氟乙烯微孔材料襯底層、金屬電極層、濕度敏感材料層、疏水聚四氟乙烯微孔材料保護層。

所述金屬電極層位于所述疏水聚四氟乙烯微孔材料襯底層和所述濕度敏感材料層之間，所述濕度敏感材料層之上還設有疏水聚四氟乙烯微孔材料保護層，所述疏水聚四氟乙烯微孔材料保護層鍵合在所述疏水聚四氟乙烯微孔材料襯底層上。

優選的，所述金屬電極層為銀電極，所述金屬電極層通過絲網印刷工藝形成在疏水聚四氟乙烯微孔材料襯底層上；所述敏感材料層通過滴涂氧化石墨烯水分散液形成在所述金屬電極層上。

優選的，所述疏水聚四氟乙烯微孔材料襯底層和疏水聚四氟乙烯微孔材料保護層的厚度在0.18mm-0.22mm之間；微孔孔徑在0.22um-0.8um之間。

本發明也提出一種基于疏水聚四氟乙烯微孔材料包覆的柔性濕度傳感器的制備工藝，具體步驟如下：

步驟S1、將疏水聚四氟乙烯微孔材料襯底層在25℃的乙醇中浸泡3小時。

步驟S2、在25℃的條件下陰干10分鐘并且保留部分乙醇在疏水聚四氟乙烯微孔材料襯底層上。