[发明专利]基于有序介孔碳的柔性可拉伸气体传感器及其制备方法

说明书

本发明为基于有序介孔碳的柔性可拉伸气体传感器及其制备方法，该方法包括以下步骤：将F127树脂杂化薄膜放在激光下进行刻写，得到有序介孔碳图案；将F127树脂杂化薄膜上的有序介孔碳图案转移到柔性基底聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜上；3)在转移好的传感器电极上涂敷上金属银薄膜；4)在传感器的传感区滴涂上气体敏感材料。本发明得到的传感器不仅传感区的面积增大，提高了响应灵敏度，也减少了传感器的制作过程。与工业上的同类产品相比，该传感器具有体积小、制造简单、检测灵敏度高和柔性可穿戴等特点。

技术领域

本发明属于气体传感器技术领域，具体涉及一种基于有序介孔碳的柔性可拉伸气体传感器及其制备方法。

背景技术

二氧化氮(NO₂)是指高温下棕红色有毒气体。二氧化氮被人体吸入后，对肺组织具有强烈的刺激性和腐蚀性，甚至出现肺水肿，会对人体健康产生很大的危害。如果有有一种可以随身携带检测NO₂的传感器，将会很大程度上减少这种情况的发生。现在检测二氧化氮的气体传感器种类繁多，检测灵敏度也存在很大差异。随着气体传感器的不断发展，可穿戴电子技术的引起了学术界和工业界的广泛关注。由于可穿戴电子设备能够顺应和跟随皮肤的变形，它们能够捕获各种基本的机械、热、化学、电和生物信号，显示了未来医疗监测应用的巨大潜力。

专利CN 209486033 U公开了“基于石墨烯-金属异质结的气体传感器阵列”，其响应速率快，识别率高，检测效果明显。但其采用的SiO2/Si刚性基底，不具备柔性特性。专利CNIO8627542A公开了“柔性气体传感器与其制作方法”，其基底采用了柔性基底，使得传感器具有了较好的柔性特性。但其采用喷墨打印法打印感应电极膜以及采用喷墨打印法制作形成的纳米银丝导线或纳米银丝电极，其制作过程较为复杂，且制作出的柔性气体传感器拉伸特性很差，限制了其发展应用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种基于有序介孔碳的柔性可拉伸气体传感器及其制备方法。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是：

一种基于有序介孔碳的柔性可拉伸气体传感器的制备方法，该方法包括以下步骤：

1)将F127树脂杂化薄膜放在激光下进行刻写，得到有序介孔碳图案；

2)将F127树脂杂化薄膜上的有序介孔碳图案转移到柔性基底聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜上；

3)在转移好的传感器电极上涂敷上金属银薄膜；

4)在传感器的传感区滴涂上气体敏感材料。

上述制备方法中，所述F127树脂杂化薄膜的制备过程是：以嵌段共聚物(BCP)为导向，将Pluronics F127共聚物颗粒与醇溶性酚醛树脂粉末在乙醇介质中混合搅拌，搅拌完成后静置一段时间；然后在硅片上进行旋涂，旋涂完成后静置一段时间，形成F127树脂杂化薄膜；将涂有F127树脂杂化薄膜的硅片放入真空干燥箱中进行烘干，最后冷却即得。

优选地，将酚醛树脂与Pluronics F127共聚物的质量比设定为1：1，酚醛树脂、Pluronics F127共聚物的质量之和与乙醇的质量比为2：8，酚醛树脂与Pluronics F127共聚物混合均匀，杂化薄膜的厚度为60-70μm，合适的厚度范围下能够保证传感器本身的柔性需求同时不会影响传感器检测NO2精度要求，获得的F127树脂杂化薄膜经激光加工后，可以得到高度有序的介孔碳结构。

优选地，酚醛树脂与F127共聚物在乙醇介质中的搅拌温度为40℃，搅拌速度设定为2000转每分钟，搅拌2个小时。酚醛树脂与F127共聚物融合的速度快且反应稳定，酚醛树脂可以与F127很快的融合在一起且避免产生大量的气泡。

优选地，搅拌完成后需要静置，放入真空箱中，静置时间设定为半小时，以便把溶液中的气泡完全除去。