[发明专利]一种湿度敏感器件的制备方法

说明书

本发明提供了一种湿度敏感器件的制备方法，属于传感功能器件的制备领域。本发明一种湿度敏感器件的制备方法，步骤如下：步骤一：取30微升Hummer法制备的浓度为3‑5mg/mL的氧化石墨烯滴加到金属电极的沟道之间；步骤二：将金属电极在室温下自然晾干；步骤三：在高湿度下，通过对晾干的金属电极施加电压不对称还原金属电极沟道之间的氧化石墨烯，获得氧化石墨烯含氧官能团浓度梯度分布的器件。本发明是一种高灵敏度且不依赖外界电压即可自行工作的非接触式人机交互湿度敏感功能器件制备方法，主要用于湿度信号的检测。

技术领域

本发明涉及一种湿度敏感器件的制备方法，属于传感功能器件的制备领域。

背景技术

氧化石墨烯(GO)，其表面和边缘含有丰富的含氧官能团，如羟基、羧基和环氧基团等，在电学、能源相关设备和智能系统领域都具有潜在应用。氧化石墨烯对水分具有高度的敏感性，其含氧官能团可以在高湿度下发生水合质子化，表面环氧基团可以形成水合质子的传输网络，体现优异的质子电导率。

中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所张珽等人在气液界面组装的氧化石墨烯薄膜可以感受湿度源在器件阵列表面的三维分布情况，但是器件必须在一定外加操作电压下工作，器件灵敏度约为35％，较低的灵敏度原因是背景电流较高。最近研究发现通过改变氧化石墨烯含氧官能团浓度的梯度分布，可以构建不需要外加电压即可工作的湿度刺激响应系统。

北京理工大学曲良体等人研究发现以氧化石墨烯为材料制备的湿气纳米发电机可以在不加偏压即可感应外界湿度变化，输出电学信号。根据外界湿度大小变化，输出电学信号强弱随之改变。但是已报道的氧化石墨烯基湿度发电研究利用的是三明治型器件结构，水合质子在跨过石墨烯堆叠片层时会遇到很大的阻碍作用，限制器件的发电功率和湿度响应性能。

美国Ajayan,P.M.课题组研究表明氧化石墨烯质子电导率具有各向异性，面内电导率比跨越面方式的电导率要大250倍左右。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，进而提供一种湿度敏感器件的制备方法，是一种高灵敏度且不依赖外界电压即可自行工作的非接触式人机交互湿度敏感功能器件制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种湿度敏感器件的制备方法，所述制备方法步骤如下：

步骤一：取30微升Hummer法制备的浓度为3-5mg/mL的氧化石墨烯滴加到金属电极的沟道之间；

步骤二：将金属电极在室温下自然晾干；

步骤三：在高湿度下，通过对晾干的金属电极施加电压不对称还原金属电极沟道之间的氧化石墨烯，获得氧化石墨烯含氧官能团浓度梯度分布的器件。

本发明一种湿度敏感器件的制备方法，所述金属电极的微米宽度范围在100～400μm之间。

本发明一种湿度敏感器件的制备方法，所述器件在0伏特电压下，在2毫米距离内响应手指表面的湿度。

本发明一种湿度敏感器件的制备方法，所述器件通过感受湿度源在器件阵列表面的水平和竖直方向上的电压与电流变化值进行湿度信号的检测。

本发明一种湿度敏感器件的制备方法，所述器件为平面结构。

以上方法的显著优势在于其制备步骤简单，环境友好，所用原料均为廉价且环保的物质，所获得湿度传感器件重复性高，无需外加电压驱动，且具备优异、稳定的输出电压、电流和高的灵敏度。

附图说明

图1为本发明湿度敏感器件的制备方法5×5阵列电极示意图；

图2为实施例二中湿度敏感器件的电流-时间图；

图3为实施例二中湿度敏感器件的电压-时间图；