[发明专利]一种纸基柔性湿度传感器的制备方法

说明书

本发明公开了一种纸基柔性湿度传感器的制备方法，包括：通过将聚酰胺酸PAA旋涂至纸质基底上，放置在加热台上加热固化，利用原位生长银法在固化的纸基底上生长银层，利用蓝膜光刻的工艺形成基于纸质基底的柔性湿度传感器。本发明利用纸的吸湿特性，采用简单的工艺制造出纸基柔性湿度传感器，可大规模生产制造，成本低，制备工艺简单且环保，灵敏度高。

技术领域

本发明属于传感器设计领域，特别涉及一种纸基柔性湿度传感器的制备方法。

背景技术

湿度传感器被广泛应用于环境监测、工艺控制、食品生产、生物电子及制药中，根据其制造原理可分为电容式、电阻式、吸湿式等。大多商用湿度传感器采用电容式原理因其具有低功耗、动态范围大、接口电路简单及易集成等特点。

湿度受其他因素（大气压强、温度）的影响，其标准也是一个难题，且湿度定标设备价格昂贵，近年来，国内外在湿度传感器研发领域取得了长足进步。湿敏传感器正在从简单的湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展，为开发新一代湿度检控系统创造了有利条件。

近年来，发明了一些为解决湿度传感器灵敏度，检测精度等问题湿度传感器，如CN201480039333.3的一种温湿度传感器制备方法；CN 201721045672.X的一种温湿度传感器；它们虽然对于湿度传感器的制备在一定程度上可以提高灵敏度，可靠性并降低成本，但存在的问题是，上述工艺方法结构复杂，成本较高，无法大规模制备且因刚性结构而限制了它们的应用。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足提供一种纸基柔性湿度传感器的制备方法，具有可大规模制作，灵敏度高，感测范围大，制作简单，成本低且无二次污染等特点，通过PAA诱导原位生长金属银的方法，在纸基底上制备叉指电极，通过纸基底的吸湿特性，能够很好的进行湿度感测。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种纸基柔性湿度传感器的制备方法，该方法包括以下具体步骤：

步骤1：选择玻璃载玻片作为衬底，先后使用丙酮、乙醇和去离子水超声清洗衬底5-10分钟，然后放入60-100℃的烘箱烘干，将纸质基底平整地粘附在清洗干净的玻璃载玻片上；

步骤2：利用甩胶机均匀旋涂一层厚度为20~30um、质量比为15wt%的聚酰胺酸PAA置于纸质基底上；将旋涂后纸质基底的玻璃载玻片置于60-100℃的加热台上，恒温加热40-60分钟使旋涂聚酰胺酸PAA固化，然后置于室温下降至室温；

步骤3：将降温之后所得的纸质基底的玻璃载玻片浸泡在0.02mol/L 硝酸银溶液中15-30分钟，然后置于浓度为8~10mmol/L的还原剂中，使之析出银层；得到原位生长的银薄膜；

步骤4：使用喷墨打印机将所需叉指电路图形打印到大小为A4的菲林片上，以此作为光刻掩膜板；

步骤5：在步骤3所得银薄膜上平整的贴附一层感光蓝膜，使之平整无气泡；

步骤6：在感光蓝膜上附上留有叉指电极图形的掩膜版进行掩膜光刻，掩膜光刻采用UV法进行；

步骤7：光刻之后放入显影液去掉叉指电极图形以外的蓝膜；

步骤8：将显影后的样品进行刻蚀，刻蚀暴露出来的银层；

步骤9：将刻蚀后的样品放入丙酮溶液中进行脱膜，得到纸质基底上的银层图形化叉指电极，纸质基底和旋涂其上的PAA以及叉指电极构成纸基柔性湿度传感器；其中，所述纸质基底为化学分析滤纸。

所述还原剂为过氧化氢或硼氢化钠溶液。

所述显影液为pH=12的氢氧化钠溶液。

所述刻蚀剂为6M的过氧化氢溶液。

所述脱膜溶液为丙酮分析纯。