[发明专利]以有机半导体为光敏材料的液体粘度传感器及其制备方法

说明书

本发明属于传感检测技术领域，具体为一种以有机半导体材料为光敏材料的液体粘度传感器及其制备方法。其粘度传感器以有机半导体材料为光敏材料，有机半导体材料光照下分离出电荷，电荷通过待测液体，根据电荷通过液体情况，实现对液体粘度的检测。其结构为两个电极体系或者三电极体系；工作电极表面覆盖有机半导体层；在衬底上制作储样池，对电极、工作电极和参比电极包括在储样池里面。检测时，工作电极、对电极和参比电极都浸没在待测样品中，光源波长对应有机半导体材料吸收的峰值波长；光源照射到工作电极，在对电极和工作电极之间可以检测到脉冲光电信号。本发明传感器制备简便，使用灵活，便于集成化；可大规模批量生产，降低传感器成本。

技术领域

本发明属于传感器检测技术领域，具体涉及一种用于液体粘度检测的传感器及其制备方法。

背景技术

粘度表示在剪切力作用下液体抵抗形变的能力，与液体内部两个相邻流体平面相对移动时产生的摩擦力有关。粘度对各种润滑油的质量鉴别及各种燃料用油的燃烧性能等有决定意义，在制糖工业、蜂蜜加工业、冰淇淋制造工艺中，对液体粘度都有特定要求。在医学临床检测中血液粘度也是非常重要的指标。传统的粘度检测仪器设备比较大，对测量体积量比较多，操作复杂，对操作者要求比较高，且价格昂贵，无法做到一次性使用。因此设计开发一种新型快速便捷的粘度传感器显得更加重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种性能优异、制备简单、使用方便的液体粘度传感器及其制备方法。

本发明提供的液体粘度传感器，以有机半导体为光敏材料，在激发光照射下，有机半导体材料产生载流子，载流子与待测液体作用后，通过电学测量来实现对液体粘度实现检测。

本发明提供的以有机半导体为光敏材料的液体粘度传感器，其结构包括：两个电极：对电极和工作电极；或者三个电极：对电极、工作电极和参比电极；其中，工作电极制作在衬底上；工作电极和对电极可以在同一个平面内，也可以互相垂直。工作电极表面覆盖上有机半导体材料，覆盖的方式包括旋涂、蒸镀或者化学修饰等；而对电极不做任何处理，只是与工作电极构成电路回路；参比电极是为了指示电极电势用，其表面也不做任何处理；工作电极和对电极可以是同种材料，也可以是不同种材料。

本发明中，所述衬底为各类非导电柔性材料，如为硅、玻璃等。

本发明中，所述的有机半导体材料是在黑暗条件下不与待测液体发生相互作用（如溶解、化学反应等）的材料，以保证传感器性能稳定；在光照条件下，可与液体界面处发生缓慢光水解反应。例如，聚合物共混膜PCBM:PCBM，以及小分子共混膜ZnPc:C₆₀等,也包括各种单质有机半导体材料。

本发明中，所述的电极材料为至少一种为惰性电极，且两个电极为具有较大功函数差的导电材料。

本发明中，需在衬底上制备储样池，用来盛放待测样品，电极（包括对电极、工作电极和参比电极）包含在储样池里面，均全部浸没在待测液体内。

在进行检测时，待测样品直接与电极接触。使用激发光照射有机半导体材料，有机半导体材料与液体界面处的激子分离出自由电荷，电荷通过转移给待测液体内的微量离子形成电流，由于液体的粘度影响微量离子的运动情况和电流大小，因此根据电流可以实现对液体粘度的检测。

本发明中，一般激发光波长选择在有机半导体材料吸收比较高而待测液体吸收比较少的波段。在光激发下，有机半导体与液体界面处的激子产生电荷分离，电荷转移给待测液体内解离的离子后形成电流回路，通过检测对电极和工作电极的电流，实现对待测液体粘度检测。

本发明的粘度传感器的制作方法，包括如下步骤：

（1）在衬底上生长电极（两电极系统包括工作电极和对电极；三电极系统包括工作电极、对电极和参比电极）；工作电极和对电极可以共平面，也可以立于垂直面。参比电极用于指示电极电势用；