[发明专利]一种气味传感器及其制备方法

说明书

本发明提出了一种气味传感器，包括传感器件；传感器件包括依次设置的电极层、柔性基底和传感层，柔性基底和传感层分别为不同的柔性聚合物，能够受外力产生电势差；传感层具有多个孔位点，柔性基底从孔位点露出，在孔位点上设置化学修饰剂形成气味传感单元；在多个孔位点中至少一部分孔位点上的化学修饰剂不同，化学修饰剂用于与气体进行结合反应而使电位变化，不同气味的气体与不同的化学修饰剂结合产生反应。柔性基底和传感层之间存在得电子能力的差异能够产生电源，该气味传感器使用无需外接电源，能够用于能源紧张的环境。多个气味传感单元提高识别位点密度，能够对更多气味进行识别，且增加空气中气体和识别位点的结合机率。

技术领域

本发明涉及气味传感器技术领域，尤其涉及一种气味传感器及其制备方法。

背景技术

随着微机电系统和传感技术的发展，气味识别可以对不同的气体分子进行识别，包括食物气味，生物体产生的气体气味，发酵产生气体气味，爆炸物和危险气体，以及其他管道传输的气体气味等。因此，气味识别可以应用于多种领域，包括食物保鲜，安防以及防恐，健康监测等。

微机电系统和传感系统正常工作通常需要外界电源供电，因此现有的气味传感器需要固定插座电源或者电池供能，且采用电池供能时电源需要定时更换才能保证其传感效果的可靠性。这使得现有的气味传感器使用场景的局限性大且效果难以保证。此外，现有的气味传感器仅仅识别单一气味气体，或者即使能够传感多种气味气体，却无法对多种气味气体进行识别，仅仅适合在简单环境下的单一气味的气体识别。若想实现复杂环境下的多气味传感与识别需要增加传感器的数目，这就大大增加了安全监测的成本。

发明内容

有鉴于此，为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提出了一种采用纳米发电机原理产生自供电电流的气味传感器。

具体地，所述气味传感器包括：传感器件；

所述传感器件包括依次设置的电极层、柔性基底和传感层，所述柔性基底和所述传感层相邻设置，所述柔性基底与所述传感层为不同的柔性聚合物，能够受外力产生电势差；所述传感层具有多个孔位点，所述柔性基底从所述孔位点露出，在所述孔位点上设置化学修饰剂形成气味传感单元；在多个所述孔位点中至少一部分所述孔位点上的所述化学修饰剂不同，所述化学修饰剂用于与气体进行结合反应而使电位变化，不同气味的所述气体与不同的所述化学修饰剂结合产生反应。所述柔性基底和所述传感层采用具有不同摩擦电性质的材料，两者之间存在得电子能力的差异，能够产生驱动电源，该气味传感器使用过程中无需外接电源，解决了现有的气味传感器受电源限制的问题，避免了由于频繁充放电带来的安全隐患。

在一些实施例中，所述气味传感器还包括隔离层，两个所述传感器件分别设置在所述隔离层的两侧，每个所述传感器件的所述电极层与所述隔离层的表面相贴合。该气味传感器具有双表面气味传感单元，两个传感器件均为独立的柔性自驱动器件，均可以进行传感，且不同的气味传感单元上添加不同的化学修饰剂，可以提高识别位点密度和对更多气味进行识别，并且增加空气中气体和识别位点的结合机率。

优选地，所述柔性基底的材料包括聚二甲基硅氧烷，所述传感层的材料包括聚吡咯，能够达到良好的电信号输出效果。此外，上述材料均具有无毒、稳定性强的性质，具备生物兼容性，应用上述材料的气味传感器具有医用前景。

可选地，所述气味传感单元可以有多种排列形式，可以是呈线性结构排列；或者，所述气味传感单元呈二维阵列结构排列。

本发明还提供了一种气味识别系统，包括上述气味传感器、采集单元和远端接收单元，所述采集单元接收所述气味传感单元的识别信号，所述采集单元还包括无线数据发送模块，所述采集单元与所述远端接收单元进行无线数据传输。实际应用该气味识别系统时，采集单元获取气味传感单元的电位变化信息，远端接收单元通过无线传输手段在远端对采集单元发送的信息进行接收、处理，进一步确保气味识别的准确性。

本发明还提供了一种传感器件制备方法，用于制备上述气味传感器所需的传感器件，包括：