[发明专利]一种高灵敏度微型氢气传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种高灵敏度微型氢气传感器，包括：

悬臂梁支撑结构；

微悬臂梁氢敏材料支撑层，所述微悬臂梁氢敏材料支撑层的第一端固定设置在所述悬臂梁支撑结构的上方，所述微悬臂梁氢敏材料支撑层的第二端为自由端；

微悬臂梁氢敏材料层，所述微悬臂梁氢敏材料层设置在所述微悬臂梁氢敏材料支撑层的上方；

微悬臂梁引出电极，所述微悬臂梁引出电极设置在所述微悬臂梁氢敏材料层一端的上方；

柔性压敏电阻层，所述柔性压敏电阻层设置在所述微悬臂梁氢敏材料支撑层第二端的下方，且与所述微悬臂梁氢敏材料支撑层第二端轻接触，其中所述柔性压敏电阻层的材料为可在微压力下可引起显著电阻变化，在较高压力作用下依然有良好响应的材料，即一维导电纳米线添加在树脂、硅橡胶、聚酰亚胺中形成聚合物及其表面经过修饰形成的呈织状导电网络的材料；以及

柔性压敏电阻电极，所述柔性压敏电阻电极设置在所述柔性压敏电阻层下方，

其中当高灵敏度微型氢气传感器置于氢气环境时，氢敏材料层吸收氢气产生膨胀，悬臂梁上下表面产生应力差导致悬臂梁自由端向下发生弯曲，从而对柔性压敏电阻层施加压力进行挤压，使柔性压敏电阻层与微悬臂梁之间的接触电阻下降；从而实现阻值的变化来反应悬臂梁的应力变化，进而获得环境中的氢气浓度。

2.如权利要求1所述的高灵敏度微型氢气传感器，其特征在于，还包括检测电路，所述检测电路的一端与所述柔性压敏电阻电极电连接，另一端与所述微悬臂梁引出电极电连接，用于检测待测电路的阻值变化。

3.如权利要求1所述的高灵敏度微型氢气传感器，其特征在于，所述微悬臂梁引出电极、所述微悬臂梁氢敏材料层、所述微悬臂梁氢敏材料支撑层、所述柔性压敏电阻层以及所述柔性压敏电阻电极依次电连接。

4.如权利要求1所述的高灵敏度微型氢气传感器，其特征在于，所述悬臂梁支撑结构的材料为金属、硅、玻璃陶瓷；所述微悬臂梁引出电极的材料为镍和或铜金属；所述微悬臂梁氢敏材料层的材料为钯和或钯合金；所述微悬臂梁氢敏材料支撑层的材料为铜和或镍金属；所述柔性压敏电阻电极的材料为铜和或镍金属。

5.如权利要求1所述的高灵敏度微型氢气传感器，其特征在于，所述柔性压敏电阻层的材料为金纳米线或银纳米线或碳纳米管或碳纤维添加在树脂、硅橡胶、聚酰亚胺材料中并经过表面修饰形成的表面呈织状导电网络的材料。

6.如权利要求1所述的高灵敏度微型氢气传感器，其特征在于，所述微悬臂梁氢敏材料支撑层和微悬臂梁氢敏材料层的俯视形状为矩形、梯形、尖端为圆形的梯形。

7.如权利要求1所述的高灵敏度微型氢气传感器，其特征在于，所述微悬臂梁引出电极的厚度为3-6微米；所述微悬臂梁氢敏材料层的厚度为50-400纳米；所述微悬臂梁氢敏材料支撑层的厚度为3-6微米；所述柔性压敏电阻层的厚度为20-500微米；所述柔性压敏电阻电极的厚度为3-6微米；所述悬臂梁支撑结构的厚度约为所述柔性压敏电阻层和所述柔性压敏电阻电极的厚度之和。