聚四氟乙烯微孔濾膜作為傳感器襯底的可行性
導(dǎo)讀:天津津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備為了進(jìn)一步驗(yàn)證聚四氟乙烯微孔濾膜作為阻抗式柔性濕度傳感器襯底的可行性，本文設(shè)計(jì)并制備了一種基于氧化石墨烯感濕材料的阻抗式柔性濕度傳感器。
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發(fā)布日期：2019-10-15 13:15【大 中 小】
有研究證明了聚四氟乙烯微孔濾膜作為電容式柔性濕度傳感器襯底的可行性，以及其透氣性對(duì)傳感器性能的改善作用。天津津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司為了進(jìn)一步驗(yàn)證聚四氟乙烯微孔濾膜作為阻抗式柔性濕度傳感器襯底的可行性，本文設(shè)計(jì)并制備了一種基于氧化石墨烯感濕材料的阻抗式柔性濕度傳感器。
1傳感器結(jié)構(gòu)及工作原理
天津津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司發(fā)現(xiàn)阻抗式柔性濕度傳感器采用叉指電極結(jié)構(gòu)。由于制作簡(jiǎn)單、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，平面叉指電極被大量用于化學(xué)或生物傳感器領(lǐng)域中。一般來(lái)說(shuō)，敏感材料會(huì)以薄膜的形式覆蓋在叉指電極上。當(dāng)敏感材料與被檢測(cè)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)后，即可以通過(guò)叉指電極測(cè)量出敏感材料薄膜的電學(xué)參數(shù)變化。而且，叉指電極的叉指寬度可以設(shè)計(jì)得較粗，使得叉指不易斷裂；叉指電極的叉指間隔也可以設(shè)計(jì)得較大，使得圖形化叉指電極時(shí)，叉指間不易發(fā)生短路。正是因?yàn)檫@樣的原因，叉指電極具有較高的可靠性，在柔性襯底的化學(xué)或生物傳感器中更為常見。
2傳感器制備工藝
本文中天津津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司所設(shè)計(jì)的阻抗式柔性濕度傳感器的結(jié)構(gòu)。傳感器仍然以聚酯纖維和津騰聚四氟乙烯組成的微孔濾膜作為柔性襯底。傳感器采用傳統(tǒng)的叉指型電極結(jié)構(gòu)。叉指電極直接制作在柔性襯底上。在叉指電極之上淀積一層濕度敏感材料。濕度敏感材料可以有效地吸附空氣中的水分子。該敏感材料的阻抗可以隨著其吸附的水分子的量的多少有明顯變化。通過(guò)測(cè)量?jī)蓚€(gè)叉指電極之間的阻抗來(lái)感知濕度。這種阻抗式傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝上易于實(shí)現(xiàn)。
其具體制備工藝如下：首先，準(zhǔn)備一片干凈的津騰聚四氟乙烯微孔濾膜。分別用丙酮、乙醇和去離子水浸泡漂洗5分鐘，以去除津騰微孔濾膜表面的有機(jī)物和灰塵等污漬。之后，將津騰微孔濾膜放入真空干燥箱中，以80℃真空干燥30分鐘。之后，在襯底上通過(guò)絲網(wǎng)印刷印制電極。絲網(wǎng)印刷所用的油墨是3.1.4節(jié)中所使用的導(dǎo)電銀漿，所用絲網(wǎng)為300目不銹鋼網(wǎng)。印刷完畢后，將器件放入真空干燥箱中，以80℃真空干燥30分鐘，以使導(dǎo)電銀漿固化。叉指電極的間隔約為150μm，指寬約為300μm。最后，將氧化石墨烯薄膜制作在叉指電極上。為了改善氧化石墨烯分散液在電極上的浸潤(rùn)性，首先取出1mg/mL的氧化石墨烯水分散液1mL，然后將2mL無(wú)水乙醇加入到氧化石墨烯的水分散中。無(wú)水乙醇在津騰聚四氟乙烯微孔濾膜上的浸潤(rùn)性良好，可以起到減小氧化石墨烯分散液表面張力的作用，使其可以均勻地覆蓋在叉指電極上。接著，用微量移液管將0.1mL摻入乙醇的氧化石墨烯水分散液滴加在叉指電極上。最后，將器件放入真空干燥箱中，以50℃真空干燥60分鐘，以使水分和無(wú)水乙醇蒸發(fā)。
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