[发明专利]气体传感器及其应用、设备和气体传感器的制备方法

权利要求书

1.一种气体传感器，其特征在于，包括凝胶，所述凝胶包括聚合物网络、与所述聚合物网络结合共同形成所述凝胶的溶剂以及溶解在所述溶剂中的电解质盐，所述聚合物网络具有用于与待测气体结合的功能基团，所述凝胶为双网络凝胶，包括第一聚合物网络和第二聚合物网络，所述第一聚合物网络用于包覆所述溶剂，所述第二聚合物网络用于增强所述凝胶的力学强度，所述第一聚合物网络与所述第二聚合物网络的质量比为16:1～1.3:1，所述第一聚合物网络为聚丙烯酰胺，所述第二聚合物网络为卡拉胶。

2.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，所述待测气体优选为NO₂和NH₃中至少一种，所述功能基团包括-NH₂、SO₃^-和-OH中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，所述溶剂包括水，并且包括有机溶剂，所述有机溶剂为碳原子数为1～10的小分子多元醇。

4.根据权利要求3所述的气体传感器，其特征在于，所述有机溶剂为丙三醇和乙二醇中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，所述凝胶具有透明性，所述凝胶在可见光波段的光学透过率大于60％，所述凝胶的拉伸应变性大于1200％。

6.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，还包括电极和/或包裹在所述凝胶外用于隔离湿气的包装，所述电极用于测量能够反映所述电解质盐在所述凝胶中的离子迁移速率的参数，所述参数为所述电解质盐的离子电导率或离子电阻率，或者所述凝胶的电阻。

7.一种根据权利要求1～6中任一项所述的气体传感器的应用，其特征在于，所述气体传感器用于通过所述电解质盐在所述凝胶中的离子迁移速率的变化检测环境中的待测气体的浓度变化。

8.一种设备，所述设备为可穿戴气体感测装置、人机界面、柔性机器人或医疗设备，其特征在于，所述设备包括根据权利要求1～6中任一项所述的气体传感器。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，还包括柔性基底和/或报警器，所述气体传感器层叠设置在所述柔性基底表面，当所述气体传感器感测到待测气体浓度超过设定值时所述报警器报警。

10.根据权利要求8或9所述的设备，其特征在于，所述可穿戴气体感测装置为气体感测电子皮肤。

11.一种根据权利要求1～6任一项所述的气体传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将单体、交联剂、引发剂、第二聚合物、电解质盐以及溶剂在加热条件下混合均匀，得到混合溶液，所述单体、所述交联剂及所述引发剂用于形成第一聚合物网络，所述第二聚合物能够与所述溶剂形成凝胶；

使所述单体、所述交联剂及所述引发剂在所述混合溶液中发生交联聚合反应形成所述第一聚合物网络，然后冷却形成第二聚合物网络，得到所述凝胶。