[发明专利]一种基于丝网印刷技术的气体传感器制备

说明书

技术领域

本发明涉及一种湿度传感器的制备方法及以此制备方法制备的湿度传感器，尤其是一种简化制造程序、可提升制程安全性检测限度低、灵敏度高、稳定性好等优点，在将来的实际应用中，具有一定的应用前景。

背景技术

大气中所含水蒸气的多少叫做湿度，环境中的湿度与人们的日常生活、工业生产、动植物的生存生长有非常紧密的关系。湿度信息的捕捉和提取一直都受到人们的广泛关注。不同的生物、植物或者事物，对其所处的环境湿度有着不同的要求。为了更好的使各类事物能够按照人类需求的方向发展，必须使其满足适应的湿度环境，所以湿度的检测和控制，对工农业、畜牧业、林业、建筑行业、食品电子行业等具有非常重要的意义。

按照传感器制备的材料和传感原理，湿度传感器的种类很多，大体上可分为电解质湿度传感器、半导体陶瓷湿度传感器和高分子湿度传感器三大类。电解质湿度传感器发展最早，但是由于水蒸气容易与敏感材料发生反应，从而腐蚀和老化传感器，所以其发展和应用面较窄；高分子湿度传感器^[6]起步最晚，但是其以独特的优异性能(灵敏度高、温度性好、响应速度快等)和较大的应用市场，逐渐取代其他类型传感器，占据主体市场。本发明利用简单的原位氧化还原法制备了适用于丝网印刷的印刷墨水，采用丝网印刷机在PET上双层套印，印制出用于湿度检测的湿度传感器。该湿度传感器具有检测限度低、灵敏度高、稳定性好等优点，在将来的实际应用中，具有一定的应用前景。

发明内容

本发明的目的是针对目前存在问题，提供一种成本低、制备方法简单、检测限度低、灵敏度高、稳定性好的湿度传感器。

这种湿度传感器的制备方法，其特征是：

1.首先将现有的纳米银墨水进行调配，调配出合适的油墨粘度，通过丝网印刷机在PET基材上印制预先绘制好的银叉指电极。

2.采用原位氧化还原法制备以CuO纳米颗粒和石墨烯，多壁碳纳米管的复合材料。

3.将制备好的复合材料进行充分溶解，并调配粘度至180-190cP。

4.采用丝网印刷技术将制备好的复合材料墨水印刷到制备好的银电极上，并在真空箱内100℃烘干。

根据以上技术方案制成复合材料，通过丝网印刷技术制作的湿度传感器的具有以下的优点：

1.墨水制备材料可在市面上购买，墨水制备过程对不需要高温环境，符合节能减排需求；

2.采用丝网印刷生产技术与传统的刻蚀、溅射等制备方法相比污染小，制备过程中环境条件容易控制，且适用于批量生产。

3.生产设备和环境要求不高，生产成本较低。

附图说明

图1为该传感器的纳米银叉指电极。

图2-图4为该不同复合材料下湿度传感器电阻随湿度变化的曲线。其中图2CuO材料湿度传感器电阻随湿度变化曲线；图3为CuO-MWCNts材料湿度传感器电阻随湿度变化曲线；图4为CuO-Graphene材料湿度传感器电阻随湿度变化曲线。

图5-图7为该不同复合材料下湿度传感器电阻稳定性测量图。图5为CuO稳定性测量图；图6为CuO-MWCNts稳定性测量图；图7为CuO-Graphene稳定性测量图。

具体实施方式

1.首先通过丝网印刷技术在绝缘衬底上印制出出纳米银叉指电极。具体步骤如下(1)绘制电极并制作网板；(2)优化纳米银墨水配比；(3)用酒精清洗丝网印刷机；(4)用水和无水乙醇清洗烘干待印刷PET基底；(5)印制银插指电极。

2.片状CuO粉末合成：制作过程如下：(1)取硫酸铜5g，磁力搅拌完全溶解于100毫升水中，得到硫酸铜溶液；(2)将氢氧化钠粉末3.2克，溶解于50毫升的水中，磁力搅拌溶解后，得到氢氧化钠溶液，测量其PH为12。(3)将步骤(2)中得到的氢氧化钠溶液缓慢加到溶液(1)中，磁力加热搅拌，温度控制在80℃，反应8小时后，得到黑色溶液，后经真空抽滤100℃烘干后，得到黑色氧化铜固体，经过研磨后，得到氧化铜固体粉末。