[发明专利]基于非对称静电屏蔽效应的自供能气体传感器及制备方法

权利要求书

1.一种基于非对称静电屏蔽效应的自供能气体传感器，包括测试腔(8)以及设于测试腔(8)上的进气口(5)和出气口(6)，其特征在于，测试腔(8)的内部还包括第一部件和第二部件；

第一部件包括采用聚合物摩擦薄膜材料制成多叶扇形结构的摩擦转子(4)；所述摩擦转子(4)的多个扇形叶片的形状、尺寸均相近；

第二部件包括单面沉积有气敏薄膜(3)的金属圆盘，金属圆盘上具有闭合环形缝隙将其分隔形成两个相互独立的环内电极(1)和环外电极(2)，其中，环内电极(1)的形状、尺寸均与摩擦转子(4)的形状、尺寸相同；

第一部件靠近测试腔(8)上进气口(5)处设置，第一部件和第二部件通过绝缘部件固定使得摩擦转子(4)和环内电极(1)的气敏薄膜(3)面对面设置且相互隔离；在气流作用下，摩擦转子(4)的扇形叶片与金属圆盘形成靠近-分离循环，从而产生感应电荷，并且通过环内电极(1)和环外电极(2)向检测电路输出电学信号。

2.根据权利要求1所述的一种基于非对称静电屏蔽效应的自供能气体传感器，其特征在于，所述摩擦转子(4)的扇形叶片的个数为4～12。

3.根据权利要求2所述的一种基于非对称静电屏蔽效应的自供能气体传感器，其特征在于，在摩擦转子(4)的每一个扇形叶片背离气敏薄膜(3)表面或者侧面还设置有受力风筒。

4.根据权利要求1所述的一种基于非对称静电屏蔽效应的自供能气体传感器，其特征在于，环内电极(1)和环外电极(2)的材料均为铝，镍，铜，银或者金。

5.根据权利要求1所述的一种基于非对称静电屏蔽效应的自供能气体传感器，其特征在于，环内电极(1)与环外电极(2)之间的缝隙宽度为500～1000μm。

6.根据权利要求1所述的一种基于非对称静电屏蔽效应的自供能气体传感器，其特征在于，所述气敏薄膜(3)的材料为聚苯胺、聚氧化乙烯、聚乙烯亚胺、聚苯乙烯磺酸钠、聚酰亚胺、ZnO和SnO₂中任意一种或者任意两种、多种形成的复合材料。

7.根据权利要求1所述的一种基于非对称静电屏蔽效应的自供能气体传感器，其特征在于，所述聚合物摩擦薄膜的材料为摩擦负极性材料，具体为尼龙、铁氟龙、聚氟乙烯或者聚酰亚胺中任意一种。

8.一种基于非对称静电屏蔽效应的自供能气体传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A：制备第一部件；将聚合物摩擦薄膜切割为多叶扇形结构；

步骤B：制备第二部件；在洁净干燥的圆形基底上沉积电极材料得到金属圆盘，在金属圆盘的中间位置切割形成闭合环形缝隙，得到互不导通的环内电极(1)和环外电极(2)，并且环内电极(1)的形状、尺寸均与步骤A制得摩擦转子的形状、尺寸相同；然后在金属圆盘单面的电极上沉积气敏薄膜(3)；

步骤C：将步骤A制得的第一部件和步骤B制得的第二部件置于设有进气口(5)和出气口(6)的测试腔(8)的内部，其中，第一部件靠近测试腔(8)上进气口(5)设置，通过绝缘部件固定第一部件和第二部件使得摩擦转子(4)和环内电极(1)的气敏薄膜(3)面对面设置且相互隔离；将环内电极(1)和环外电极(2)分别与检测电路连接以输出电学信号。

9.根据权利要求8所述的一种基于非对称静电屏蔽效应的自供能气体传感器的制备方法，其特征在于，所述摩擦转子(4)的扇形叶片的个数为4～12，在摩擦转子(4)的每一个扇形叶片背离气敏薄膜(3)的表面或者侧面还设置有受力风筒。

10.根据权利要求8所述的一种基于非对称静电屏蔽效应的自供能气体传感器的制备方法，其特征在于，环内电极(1)与环外电极(2)之间的缝隙宽度为500～1000μm。