[发明专利]一种湿度传感器制备方法

说明书

本发明公开了一种湿度传感器制备方法，包括以下步骤：S01：提供已形成电极的电容结构芯片和氧化石墨烯分散液；S02：将所述氧化石墨烯分散液沉积到所述电容结构上；S03：速冻，使所述氧化石墨烯分散液凝固成为固体；S04：减压，使所述氧化石墨烯分散液固体中的溶剂升华，在所述电极之间形成三维海绵状的氧化石墨烯介质薄膜。本发明能够有效增大氧化石墨烯薄膜与水分子的接触面积，大幅提高氧化石墨烯薄膜对水分子的吸附能力及吸收效果，提升氧化石墨烯电容式湿度传感器的灵敏度，从而显著提高氧化石墨烯湿度传感器的性能。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，特别是涉及一种基于氧化石墨烯的湿度传感器制备方法。

背景技术

湿度传感器在工业、农业及环境检测等领域具有重要的作用，其核心是应用了能够将湿度转化为其他可测试信号的敏感材料。

湿敏材料主要包括半导体氧化物、高分子聚合物以及相关的复合材料，但是使用这类湿敏材料的传感器，普遍存在检测范围小、灵敏度低等问题。

氧化石墨烯作为一种石墨烯的衍生物，具有较大的比表面积及丰富的含氧官能团，其含氧官能团可以与水分子通过氢键连接。因此，氧化石墨烯非常适合作为一种湿度传感器的敏感材料。

电容式的湿度传感器主要包括由叉指电极组成的电容结构，以及由氧化石墨烯薄膜等敏感材料组成的介质层。常见的氧化石墨烯沉积到叉指电极上的方法有：喷涂法、旋涂法、滴涂法以及喷墨打印等方法。

然而，采用上述方法沉积的氧化石墨烯，其有效吸收水分子的面积只有薄膜最表面与外界接触的部分。而大部分薄膜内部的氧化石墨烯由于吸收不到外界水分子，因而没有起到敏感材料的作用，造成湿度传感器灵敏度不够高的问题，也导致了氧化石墨烯材料的浪费。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种湿度传感器制备方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种湿度传感器制备方法，包括以下步骤：

S01：提供已形成电极的电容结构芯片和氧化石墨烯分散液；

S02：将所述氧化石墨烯分散液沉积到所述电容结构上；

S03：速冻，使所述氧化石墨烯分散液凝固成为固体；

S04：减压，使所述氧化石墨烯分散液固体中的溶剂升华，在所述电极之间形成三维海绵状的氧化石墨烯介质薄膜。

进一步地，还包括步骤S05：在所述电极之间的所述氧化石墨烯介质薄膜表面上形成向下的沟槽。

进一步地，采用激光刻蚀、离子束刻蚀或者电子束刻蚀形成所述沟槽。

进一步地，步骤S01中，所述氧化石墨烯分散液中氧化石墨烯的质量分数为0.1％～10％。

进一步地，所述溶剂为水和有机溶剂的混合物，其中水的体积分数为50％～80％。

进一步地，所述有机溶剂包括乙醇、丙醇和异丙醇中的一种或多种。

进一步地，步骤S02中，采用旋涂或滴涂方式，沉积所述氧化石墨烯分散液。

进一步地，步骤S02中，沉积的所述氧化石墨烯分散液高度为1～500μm。

进一步地，步骤S03中，速冻时的冷冻温度为-20～-80℃；步骤S04中，减压时，使压强降至500Pa以下。

进一步地，步骤S05中，所述沟槽在所述氧化石墨烯介质薄膜上的占据密度为20％～80％。