[發明專利]一種聲表面波氣體傳感器的鍍膜方法

在審

• 申請號: 202210365600.2
• 申請日: 2022-04-08
• 公開（公告）號: CN114839261A
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 王文;陸銘慧;何新軍;薛蓄峰;高旭;劉勛豐;朱穎
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: G01N29/02
• 分類號: G01N29/02;G01N29/14;B05D7/24;B05D7/14;B05D3/02
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;張紅生

本發明公開了一種聲表面波氣體傳感器的鍍膜方法，所述鍍膜方法的步驟包括：1)旋涂或滴涂SXFA溶液至鍍膜區(3)；2)將聲表面波氣體傳感器在50?80℃的烘干溫度下，進行1?2小時的烘干；3)在烘干期間，鍍膜專用聲表面波叉指換能器(6)交替產生聲表面波，驅動SXFA溶液均勻分布在鍍膜區(3)的金屬膜(7)的表面上；4)烘干完成后去除鍍膜專用聲表面波叉指換能器(6)。本發明減少了烘干過程中產生的聚合物分子團聚現象，降低了傳感器器件損耗，提高了傳感器響應幅度。

技術領域

本發明屬于儀器儀表制造業領域，具體涉及一種聲表面波氣體傳感器的鍍膜方法。

背景技術

氣體傳感器是傳感器技術的重要組成部分，可以將氣體的成份及濃度信息轉換為可視化信息，已廣泛應用于石油化工、環境污染檢測、倉庫安全等各個領域。但是針對苛刻環境如封閉環境、污染地區中的毒害氣體進行檢測時，存在布線困難或者供電困難等問題，因此，研究靈敏度高、穩定性好、體積小、無線無源的氣體傳感器是非常有必要的。聲表面波氣體傳感技術具有快速響應、高靈敏、微納體積、抗電磁干擾能力強等特點，特別是可結合射頻雷達收發技術，實現無線無源傳感，符合在特殊環境下對有毒有害氣體監測的需求。目前針對模擬劑甲基膦酸二甲酯(DMMP)的敏感膜大多使用聚[甲基(4-羥基-4,4-雙-三氟代甲基)-丁-1-烯基]-硅氧烷(六氟甲基羥基聚硅氧烷，SXFA)聚合物材料，通過在器件表面涂敷敏感膜就可以檢測出DMMP的濃度，但是由于聚合物溶液的團聚現象使得固化后的敏感膜存在邊界不連續性大、均勻性差等問題，使得DMMP氣體傳感器的靈敏度和器件損耗較大，影響其實際使用價值。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種聲表面波氣體傳感器的鍍膜方法，通過采用粗糙金屬膜、鍍膜專用聲表面波叉指換能器結構，減少了烘干過程中產生的聚合物分子團聚現象，降低了傳感器器件損耗，提高了傳感器響應幅度，解決DMMP氣體傳感器烘干過程中的SXFA敏感分子的團聚問題。

為實現上述目的，本申請采用了如下的技術方案：

一種聲表面波氣體傳感器的鍍膜方法，所述聲表面波氣體傳感器包括壓電基底1，其上表面設置了聲表面波叉指換能器2及多個聲表面波反射柵4，聲表面波叉指換能器2和聲表面波反射柵4之間的聲傳播路徑部分為鍍膜區3，鍍膜區3表面設置表面粗糙的金屬膜7，鍍膜區上下兩側對稱設置鍍膜專用聲表面波叉指換能器6；

所述鍍膜方法的步驟包括：

1)旋涂或滴涂聚[甲基(4-羥基-4,4-雙-三氟代甲基)-丁-1-烯基]-硅氧烷溶液至鍍膜區3；

2)將聲表面波氣體傳感器在50-80℃的烘干溫度下，進行1-2小時的烘干；

3)在烘干期間，鍍膜專用聲表面波叉指換能器6交替產生聲表面波，驅動聚[甲基(4-羥基-4,4-雙-三氟代甲基)-丁-1-烯基]-硅氧烷溶液均勻分布在鍍膜區3的金屬膜7的表面上；

4)烘干完成后去除鍍膜專用聲表面波叉指換能器6。

本發明采用鍍膜專用聲表面波叉指換能器6，用于烘干過程中產生聲表面波，驅動SXFA溶液均勻分布在鍍膜區域，防止產生聚合物分子團聚現象。為了防止在烘干驅動過程中敏感膜溶液堆積在鍍膜區的一側，所述鍍膜專用聲表面波叉指換能器6需在鍍膜區兩側對稱設置，交替輪流工作。所述鍍膜專用聲表面波叉指換能器6在完成烘干步驟后即完成全部功能，需要通過劃片的方法去除。

優選地，所述金屬膜7的厚度為50-100nm，通過PECVD的方法進行了粗糙化處理，以增大敏感膜作用面積。

優選地，所述鍍膜專用聲表面波叉指換能器6的諧振頻率設置為200MHz，其所產生聲表面波的波長與SXFA敏感分子的尺寸類似，可以實現較好的防團聚效果。

優選地，所述壓電基底1可采用不同切向的鈮酸鋰、膽酸鋰或石英等壓電晶體材料。