[发明专利]一种柔性气体传感器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种柔性气体传感器，包括依次设置的柔性衬底、电极和气体敏感层，所述电极与气体敏感层形成导电通路，所述电极上设有引线，所述引线与外部电路连接。本发明所制备的柔性气体传感器其整体结构均能在比较高的温度(200～350℃)下运行，解决了柔性传感器难以在高温环境检测有毒气体的难题，而且本发明柔性气体传感器的电极以及柔性衬底均采用柔韧性良好的材料，使得本发明柔性气体传感器在弯曲过程中仍能正常运行，气体敏感层使用的金属半导体氧化物，通过接触CO改变自身阻值，以实现气体检测的快速响应与恢复。同时该柔性传感器均是通过简单的工艺制备而成，成本低，可以批量成产。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，具体为一种柔性气体传感器及其制备方法。

背景技术

传统硅质硬基底传感器因为它的高灵敏度与低接触阻值而大受欢迎。而随着人们对传感器性能要求的不断提高，硬质基底气体传感器的高制造成本、高输入功率等缺点逐渐让人们找寻可替代的产品。另一方面，现在的电子设备越来越向柔性可穿戴的方向发展，柔性电子设备的使用己经普及到生活的方方面面，随着人们保健意识的不断提高，对构建具有个性化诊断和环境监测功能的柔性智能传感器网络有了迫切的需求。柔性传感器因具有良好的柔韧性、延展性、机械和热力学特性，以及轻便、制备成本低、易实现批量化生产等特性，在电子皮肤、航天航空、医疗保健、运动器材和环境监测等领域受到广泛应用。

在柔性气体传感器领域，制备柔性气体传感器的核心在于将气敏层及电极材料制备于柔性基底上，而其中柔性气体传感器分为三部分：柔性基材、电极和敏感材料，这三个部分直接关系到整个传感器的灵敏度、响应恢复时间以及柔性的特性。但是目前的有毒气体检测多为刚性传感器，有毒气体多出现在复杂环境中。所以从报道的柔性气体传感器来看，大多数柔性气体传感器的成功取决于其低温工作环境下，但这并不适用于实际情况。这些传感器无法替代大多数传统的刚性传感器，其中许多传感器需要在高温环境中工作。因此，高温领域柔性气体传感器的研究显得尤为重要。因此我们需要制备出在高温环境下仍然对有毒气体检测正常工作的柔性气体传感器。因此其不仅需要良好的灵敏度，还需要解决在高温环境下难以运行的问题。

发明内容

为了解决现有问题，本发明提供一种柔性气体传感器及其制备方法，本发明所制备的柔性气体传感器其整体结构均能在比较高的温度(200～350℃)下运行，解决了柔性传感器难以在高温环境检测有毒气体的难题，而且本发明柔性气体传感器的电极以及柔性衬底均采用柔韧性良好的材料，使得本发明柔性气体传感器在弯曲过程中仍能正常运行，气体敏感层使用的金属半导体氧化物，通过接触CO改变自身阻值，以实现气体检测的快速响应与恢复，同时该柔性传感器均是通过简单的工艺制备而成，成本低，可以批量成产。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种柔性气体传感器，包括依次设置的柔性衬底、电极和气体敏感层，所述电极与气体敏感层形成导电通路，所述电极上设有引线，所述引线与外部电路连接。

所述柔性衬底的材料为聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚二甲基硅氧烷中的一种。

所述电极为叉指电极。

气体敏感层由纳米半导体材料制成。

所述纳米半导体材料为金属氧化物或聚合物。

所述纳米半导体材料为纳米铁酸铋。

所述柔性衬底的长度为5厘米，宽度为2厘米，厚度为0.2毫米；所述叉指电极的厚度为0.15毫米，叉指宽度为2毫米，相邻叉指之间的间隙距离为2毫米。

一种柔性气体传感器的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备柔性衬底，并用去离子水超声清洗20～40分钟；

将厚度为0.2毫米的柔性衬底裁剪成长度为5厘米、宽度为2厘米的尺寸，使用去离子水超声清洗20～40分钟；