[发明专利]基于Fick扩散定律的微型氯离子传感器及其方法

说明书

本发明公开了一种基于Fick扩散定律的微型氯离子传感器及其方法，采用本发明所述方法制备的氯离子传感器为薄片式、全固态的微型氯离子传感器，具有体积小、结构稳定性好、可靠性高、密封性好的优点，可以安放在仪器设备的任何测试部位，受外界因素影响小，尤其适用于高盐高湿微液膜环境下飞行器腐蚀状况的实时监测。本发明能够弥补之前被动式测量信号弱、稳定性差、寿命短、响应时间长等多种缺点，并且测量微液膜状态下的氯离子浓度，能够应用于飞行器盐雾腐蚀与防护，提高飞行器使用寿命。

技术领域

本发明涉及氯离子传感器领域，尤其涉及一种基于Fick扩散定律的微型氯离子传感器及其方法。

背景技术

腐蚀是飞行器结构损伤的主要形式之一，占全部结构损伤的20％。飞行器结构腐蚀是构件在大气腐蚀微液膜环境下通过化学或电化学作用而发生的积累性化学损失和破坏。在腐蚀发生初期，腐蚀部位很难探测到，当其萌生后若不加以控制将比其它损伤发展更快、更严重。飞行器的腐蚀损伤直接影响着飞行器的出勤率，更严重影响着飞行员的人生安全。因此，必须采取积极防护措施，提早预估飞行器腐蚀程度，以降低飞行器维修成本及避免悲剧的发生。

我国东部沿海地区不管是民用还是军用飞机，由于长期在高盐雾、高湿度等恶劣、复杂环境下执行飞行任务，飞行器表面甚至驾驶舱内部无时无刻不在遭受着各种各样的腐蚀。这些腐蚀在发生初期人的肉眼一般观察不到，等到发现时飞行器表面已经遭受了严重腐蚀，这将大大缩减飞行器的服役寿命，并将严重威胁飞行员的人生安全。

目前，我国对飞行器的腐蚀防护还只是以密封隔水和机体定期检查为主，传统检测方式效率较低、成本偏高，虽然也有报道通过超声、红外成像等技术来评估飞行器等的腐蚀状况，但这些方法都是在飞行器已经被腐蚀比较严重情况下才检测出腐蚀部位，效率低下且成本较高。目前国内对飞行器的腐蚀检查主要以酸碱度为主，由于氯离子对飞行器的腐蚀速率低于氢离子对飞行器的腐蚀速率，所以国内外对氯离子的腐蚀防护一直未开始研究，但是在沿海环境、海岛环境这种高盐、高湿、弱酸性环境中氯离子对飞行器的腐蚀速率几乎成倍增加，飞行器中迫切需要一种对氯离子浓度进行监测的传感器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种基于Fick扩散定律的微型氯离子传感器及其方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

基于Fick扩散定律的微型氯离子传感器，包含聚酰亚胺薄片基板、辅助电极、感受电极、参比电极和对电极；

所述辅助电极、感受电极、参比电极、对电极均设置在所述聚酰亚胺薄片基板上，均包含敏感元、导线、以及通过导线和敏感元相连的焊点；

所述感受电极的敏感元呈叉指状；所述辅助电极的敏感元呈矩形，其上设有用于放置感受电极敏感元的凹槽；所述感受电极的敏感元放置在辅助电极敏感元的凹槽内；

所述参比电极、对电极的敏感元均呈长条状，分别设置在所述辅助电极敏感元两侧、和辅助电极敏感元两侧的边平行，且和感受单机敏感元的叉指长度方向垂直；

所述辅助电极的敏感元、感受电极的敏感元、参比电极的敏感元从下至上均包含Ti粘附层、Pt电极层和Au薄膜层；所述对电极的敏感元从下至上均包含Ti粘附层和Pt电极层；

所述所述辅助电极的敏感元、感受电极的敏感元、参比电极的敏感元上镀有Ag薄膜层，且Ag薄膜层上镀有AgCl薄膜层；

所述辅助电极、感受电极、参比电极、对电极之间均不接触。

作为本发明基于Fick扩散定律的微型氯离子传感器进一步的优化方案，所述感受电极的敏感元的叉指数为3，叉指宽度为5μm，叉指间距为1mm，叉指长度为3mm；所述感受电极的导线线宽为70μm，所述感受电极的焊点为1*1.5mm的长方形；