[发明专利]湿度传感器、湿敏材料及制作方法

说明书

一种湿度传感器、传感器制作方法以及湿敏材料的制备方法，该湿度传感器包括衬底层、第一电极、第二电极及湿敏材料，所述第一电极及所述第二电极间隔地设置于所述衬底层上，所述湿敏材料填充于所述第一电极与所述第二电极之间，所述湿敏材料为气凝胶结构的湿敏材料。该湿度传感器具有较快的响应速度。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其是一种湿度传感器、湿敏材料及制作方法。

背景技术

湿度传感器是工业生产及日常生活中较为重要的一种传感器。其重要结构为在两个电极之间设置湿敏材料，湿敏材料吸收水分后，其介电常数会发生变化，从而引起两个电极之间的电容值发生变化，由电容值的变化即可计算得出当前环境的湿度。依据上述的原理，水分子在湿敏材料中的渗透速度在很大程度上代表了湿度传感器的响应速度。

当下制备湿度传感器的敏感材料主要包括无机陶瓷材料和高分子聚合物型的有机材料。对于陶瓷类湿敏材料而言，由于其表面对水分子有着强烈的化学吸附现象，需要加热到400℃以上才可以重复使用，加热步骤的存在大大提高了成本。对于高分子聚合物型湿敏材料而言，存在响应时间长，迟滞现象明显，不适用于高湿环境的缺点。但是许多领域对于湿度传感器有了更高的需求，例如肺病检测、呼吸检测以及大气湿度检测，这些领域要求对湿度进行实时检测，同时要求传感器的响应时间在几秒甚至1秒之内，而现阶段的湿度传感器由于湿敏材料性能限制很难达到这样的标准或者需要很高的成本才能达到。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种湿度传感器、湿敏材料、湿度传感器制作方法以及湿敏材料的制作方法，该湿度传感器具有较快的相应速度。

本发明提供了一种湿度传感器，包括衬底层、第一电极、第二电极及湿敏材料，所述第一电极及所述第二电极间隔地设置于所述衬底层上，所述湿敏材料填充于所述第一电极与所述第二电极之间，所述湿敏材料为气凝胶结构的湿敏材料。

进一步地，所述第一电极及所述第二电极位于同一平面上，所述湿敏材料设置于所述第一电极与所述第二电极之间。

进一步地，所述第一电极及所述第二电极均为叉指电极，所述第一电极及所述第二电极上的叉指电极间隔且交错设置，所述湿敏材料设置于所述第一电极与所述第二电极的叉指电极之间。

进一步地，所述第一电极与所述第二电极分层设置，从靠近所述衬底层的一侧至远离所述衬底层的一侧，所述第一电极、所述湿敏材料及所述第二电极依次层叠设置。

进一步地，所述第二电极为叉指电极。

进一步地，所述第二电极上形成有多个与所述湿敏材料连通的孔洞。

进一步地，所述湿敏材料为氧化石墨烯气凝胶、聚亚酰胺气凝胶、二氧化硫气凝胶及聚苯胺气凝胶的一种或多种。

本发明还提供了一种湿度传感器的制作方法，该方法包括如下步骤：

将第一电极及第二电极形成于衬底层上；

将气凝胶结构的湿敏材料填充于所述第一电极及所述第二电极之间。

进一步地，在将所述第一电极及所述第二电极形成于所述衬底层上时，还包括如下步骤：

在所述衬底层上形成电极层；

在所述电极层上形成互不相连的所述第一电极及所述第二电极。

进一步地，在将所述第一电极及所述第二电极形成于所述衬底层上时，还包括如下步骤：

在所述衬底层上形成所述第一电极；

在所述第一电极上设置所述气凝胶结构的湿敏材料；

在所述气凝胶结构的湿敏材料上设置所述第二电极。