[發明專利]一種噴墨打印制備柔性pH傳感器的方法

在審

• 申請號: 202211267659.4
• 申請日: 2022-10-17
• 公開（公告）號: CN115684302A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 林苑菁;范智勇;馬蘇曼
• 申請（專利權）人: 南方科技大學;香港科技大學
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30;B41M5/00
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 徐凱凱

本發明公開了一種噴墨打印制備柔性pH傳感器的方法，其包括步驟：提供Ag墨水、Au墨水、PANI墨水、FeCl₃墨水以及PVB墨水；在柔性基底上間隔噴墨打印Ag墨水，干燥后得到工作電極和參比電極；在所述工作電極噴墨打印Au墨水，干燥后接著噴墨打印PANI墨水，干燥后得到基于Ag/Au/PANI的工作電極；在所述參比電極上噴墨打印FeCl₃墨水，干燥后接著噴墨打印PVB墨水，干燥后得到基于Ag/FeCl₃/PVB的參比電極，即制得所述柔性pH傳感器。本發明方法可實現柔性pH傳感器原位的大規模批量生產制造，并可保證傳感器的重復性以及最大程度上減小每個傳感器之間靈敏度的誤差；且制備的pH傳感器對于氫離子的選擇性好，穩定性高，響應速度快，尤其適用可穿戴設備中汗液，傷口等pH的實時檢測。

技術領域

本發明涉及傳感器技術領域，特別涉及一種噴墨打印制備柔性pH傳感器的方法。

背景技術

pH傳感器可以廣泛應用于各種領域，比如水域檢測，工業生產，醫藥檢測等，隨著科技的不斷發展與人們對自身健康安全的不斷關注，檢測皮膚的pH值也是至關重要的，尤其是糖尿病人傷口愈合等方面。pH值是反應傷口的動態變化與愈合過程的一個重要的參數，正常傷口愈合的pH值在4.5-6.5之間，炎癥性傷口pH要高于此數值，且會導致細菌滋生。同時，皮膚的pH值可能代表著身體整個酸堿平衡狀態，甚至可以用于潛在的疾病診斷。目前國內外對pH的檢測方法有很多，比如：pH試紙法，指示劑法，pH計法，電位法。但是pH試紙需要與標準比色法肉眼主觀的進行顏色的比較，誤差較大且精確度較低；pH計法只能得到pH值的某個范圍，并且穩定性不好；pH計法是數字化，準確性好，靈敏度較高的設備，但設備無法小型化。這些方法都不利于比如基于人體的可穿戴設備的pH連續性檢測。

而電位法在精確度，小型化，快速檢測，連續檢測等方向展現出一定的優勢。基于聚苯胺的電位法pH傳感器往往采用電鍍的方法將苯胺電鍍為聚苯胺附著在電極上面，但是電鍍時間難以精確把控及電鍍過程的隨機性，不利于批量大規模生產，器件整體差異較大，重復性方面難以得到有效的解決。比如公開號CN106706734B的專利設計了一種聚苯胺響應的pH敏感電極的加工方法，將合成的聚苯胺顆粒通過紫外光固化到電極上，從而形成pH敏感的高分子薄膜電極。這種方式雖然得到了靈敏的pH傳感器，但是同樣的，對于批量生產，熱固化過程中滴加的聚苯胺溶液并不容易控制滴加的量以及滴加高度，溶液擴散區域等，導致每個傳感器之間存在一定的靈敏度誤差。

因此，現有技術還有待于改進和發展。

發明內容

鑒于上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種噴墨打印制備柔性pH傳感器的方法，旨在解決現有柔性pH傳感器的制備方法難以實現較好的重復性，制備的每個傳感器之間存在靈敏度誤差的問題。

本發明的技術方案如下：

一種噴墨打印制備柔性pH傳感器的方法，其中，包括步驟：

提供銀(Ag)墨水、金(Au)墨水、聚苯胺(PANI)墨水、氯化鐵(FeCl₃)墨水以及聚乙烯醇縮丁醛(PVB)墨水；

在柔性基底上間隔噴墨打印Ag墨水，干燥后得到工作電極和參比電極；

在所述工作電極工作區域噴墨打印Au墨水，干燥后接著噴墨打印PANI墨水，干燥后得到基于Ag/Au/PANI的工作電極；

在所述參比電極工作區域上噴墨打印FeCl₃墨水，干燥后接著噴墨打印PVB墨水，干燥后得到基于Ag/FeCl₃/PVB的Ag/AgCl/PVB參比電極，即制得所述柔性pH傳感器。

所述噴墨打印制備柔性pH傳感器的方法，其中，所述Au墨水的制備包括步驟：