[发明专利]一种基于多孔石墨烯的柔性室温气体传感器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于多孔石墨烯的柔性室温气体传感器及其制备方法，所述柔性室温气体传感器包括气体敏感层、连接电极和柔性衬底，其中，所述气体敏感层覆盖于柔性衬底上，所述连接电极包括电极层和引线，所述引线的一端通过电极层粘接在所述气体敏感层上，另一端被引至所述柔性衬底的外部。本发明制备的气体传感器采用柔性基底，传感器可弯曲，极易大批量生产，成品率高，且不影响检测性能，可应用于可穿戴设备、电子皮肤等新型领域。

技术领域

本发明属于气体传感器技术领域，具体涉及一种柔性室温气体传感器及其制备方法。

背景技术

随着环境污染的日益严重，环境检测引起了越来越多的关注，空气检测相关的产品热度也越来越高，各种家用级气体传感器越来越普及。目前家用级的气体传感器主要是半导体型的电化学传感器。该类产品由半导体烧结而成，体积较大且需要进行封装，不利于整合应用于各种特殊形状的结构中，同时此类传感器需要通过加热来进行气体检测，能耗较高，响应时间较长，受环境因素的影响较大。

随着柔性电子技术的发展，柔性气体传感器成为一个新的研究热点。柔性气体传感器相比于传统刚性气体传感器，具有高性能、低功耗、便于加工的特点，更容易集成到电子鼻、智能纺织品、电子标签、移动平台等器件上，也可以直接贴在生物皮肤上，气体储存设备、视频等曲面上，实时地对四周气体环境或人体呼吸健康进行监控。然而，目前的柔性气体传感器存在着灵敏度不高、响应-恢复时间过长以及稳定性低的问题，未能得到进一步的拓展应用。

发明内容

石墨烯的独特二维共轭结构具有超高载流子迁移率，可有效增加负荷材料的载流子传输速度和传导效率，从而大幅提高响应倍率，缩短响应回复时间，并降低传感器的工作温度，是制备气体检测传感器的高性能材料。与2D结构相比，3D结构的石墨烯可提供更多的比表面积和反应位点，从而大幅提升检测灵敏度。采用石墨烯使气体传感器柔性化能使气体传感器的应用进一步扩大，并通过与材料研究的配合，实现气体传感器的柔性及性能提高。

本发明的主要目的在于提供一种柔性室温气体传感器与其制备方法，以解决目前气体传感器无法应用在柔性状态下的问题，使气体传感器实现柔性化，为可穿戴设备提供气体传感功能提供了基础。本发明是通过以下技术方案实现的。

一种基于多孔石墨烯的柔性室温气体传感器，所述柔性室温气体传感器包括气体敏感层、连接电极和柔性衬底，其中，所述气体敏感层覆盖于柔性衬底上，所述连接电极包括电极层和引线，所述引线的一端通过电极层粘接在所述气体敏感层上，另一端被引至所述柔性衬底的外部。

本发明中，所述气体敏感层由具有纳米结构的导电材料形成。该导电材料为石墨烯。

本发明中，所述柔性衬底材料为PET基底、PVA基底、PEN基底、PI基底、A4纸中的任一种材料组成。

本发明还提供一种柔性室温气体传感器的制备方法，包括以下步骤：

S1：在柔性衬底上制备气体敏感层；

S2：在所述气体敏感层的两端制备连接电极，并在所述连接电极的电极层上连接引线以与外部的设备相连接，从而获得气体传感器。

其中，所述步骤S1为：将柔性PET裁成4cm×5cm的基底，用无水乙醇、去离子水依次洗涤后干燥得到柔性PET衬底。

并且，所述步骤S1为：通过转移，将多孔石墨烯材料转移到所述柔性衬底上，制备气体敏感层。

本发明中，气体敏感层通过感应气体改变气敏材料的电阻，检测到气体敏感层电阻信号的改变，从而达到气体检测的目的，气体传感器在经过多次弯曲中性能稳定，气体敏感层尺寸的改变也可以提升优化传感器的气敏性能。

本发明的有益技术效果：