[发明专利]一种基于碳基柔性湿敏器件的露点测量方法

说明书

本发明公开一种基于碳基柔性湿敏器件的露点测量方法，该方法有三大步骤：步骤一：利用激光诱导的方法制备具有碳电极的柔性薄膜；步骤二：利用电纺的方式在步骤一所制备的柔性薄膜上喷涂氧化石墨烯，形成全碳基的柔性湿敏器件；步骤三：将全碳基的柔性湿敏器件与半导体制冷器相结合，通过主动控温的方式在湿敏器件表面产生结露，利用电极的电容量识别露点时刻并准确获得露点温度。该方法不仅可以准确获得露点温度，同时湿敏器件具有很好的抗腐蚀特性。

技术领域

本发明涉及机械工程、精密仪器与传感器领域，特别是涉及一种基于碳基柔性湿敏器件的露点测量方法。

背景技术

湿度是一个重要的环境参数，它决定了大气中水蒸气的含量，影响自然的物理、化学和生物过程。例如，湿度影响热、电、光和气体传输的特性，并可能导致材料尺寸的变化、金属材料的腐蚀，甚至生物的生存。湿度测量与控制广泛应用于航空航天、微电子、原子能、石油化工、电力、气象、仓储等领域。鉴于湿度测量的重要性，许多国家不断更新其湿度测量标准。在众多的物理湿度表达式中，露点温度(DP)的测量是国际公认的最精确的湿度测量方法，国际上湿度的量值传递也都是通过露点实现的。目前对于腐蚀环境等一些比较特殊的环境的湿度的高精度测量还处于发展阶段，主要是受制于具有抗腐蚀并且可收缩程度大的核心湿敏器件。

发明内容

1、目的：本发明的目的是提供一种基于碳基柔性湿敏器件的露点测量方法，中间包括了基于碳基的柔性湿敏器件的制备方法、后续露点识别方法。本方法可以解决腐蚀等特殊环境下露点测量的难题。

2、技术方案：

本申请公开了一种基于碳基柔性湿敏器件的露点测量方法，首先包括基于碳基柔性湿敏器件的制备，最后利用湿敏器件与半导体制冷技术相结合，形成露点传感装置从而实现对露点的识别与测量。

本发明一种基于碳基柔性湿敏器件的露点测量方法，具体步骤如下：

步骤一：按照图1的过程制备碳基柔性湿敏器件。首先将聚酰亚胺胶带1贴在硅基底上4，利用二氧化碳激光器2在1上烧灼出叉指状的碳电极3；然后将液态的聚二甲硅氧烷(PDMS)浇在被烧灼后的1上，等待液态的PDMS凝固之后将其与1分离开，就得到了嵌入有叉指状电极6的柔性PDMS5。

步骤二：将氧化石墨烯溶液7利用电纺的方式均匀喷涂在5上，喷涂有7的碳电极8和喷涂有7的5共同形成了全碳基柔性湿敏器件10。最后用导电银胶从电极两个引脚分别引出两根导线用于后续的驱动和测量。

步骤三：组装具有主动控温功能的露点传感装置。见图2，装置包括全碳基柔性湿敏器件10、半导体制冷器11、散热器12、四氟乙烯壳体13、电路板14、PT100温度传感器15、导线9、以及进风口16和出风口17。半导体制冷器11与湿敏器件10相结合，被测气体通过气室，在半导体制冷器11的降温下，水汽将不断被吸附在湿敏器件10表面直至达到饱和，在湿敏器件10表面产生水分凝结会导致电极电容量的变化，通过电容量的变化准确识别和获取露点温度。

需要说明的是，本发明创造性的通过激光诱导的方式制备柔性碳电极并将超吸水性的氧化石墨烯材料分散喷射在碳基柔性湿敏器件上，由于氧化石墨烯也是碳基材料，从而整个湿敏器件都是由碳基敏感材料形成，这一特点使该湿敏器件具有很好的抗腐蚀性。

附图说明

图1是本发明中碳基柔性湿敏器件的制作流程；

图2是本发明的露点传感器装置示意图；

图3是本发明方法的测试结果数据。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详细说明。以下实施例仅对本发明进行进一步说明，不应理解为对本发明的限制。

实施例：