[发明专利]针对呼出气的湿度传感器制备方法及其检测系统

权利要求书

1.针对呼出气湿度传感器制备方法，其特征在于，湿度传感器表面采用氧化铟-氧化石墨烯，In₂O₃-GO湿度传感器制备步骤包括：

1）首先，采用水热法制备In₂O₃；

2）然后，使用环氧树脂材料作为叉指电极的基板；将电极材料使用光刻技术在基板上的两个不同起始点以相同方向缠绕在中心上，以形成叉指电极背面图案；

3）进一步，制备In₂O₃-GO混合薄膜：①将0.01g 的In₂O₃粉末与1.71g 的0.3wt％GO水溶液一起混合，以使In₂O₃：GO质量分数比为7：3；②将混合物搅拌20分钟，然后用超声处理30分钟，得到均匀的溶液；③溶液被橡胶头滴管吸收，滴在带有叉指电极的环氧树脂基板上，形成湿度敏感的传感膜；④将传感器置于60℃的真空烘箱中并干燥4小时；

其中，在环氧树脂基板表面制造In₂O₃-GO混合薄膜之后，叉指电极的电容随湿度的变化而变化。

2.根据权利要求1所述的针对呼出气湿度传感器制备方法，其特征在于，在步骤1）中，In₂O₃制备方法包括：①将12g 的CO(NH₂)₂和1.52g的In(NO₃)₃ 4.5H₂O混合并溶解在80mL去离子水中，然后搅拌20分钟并超声处理30分钟；②将所得混合物在120℃下水热处理12小时，然后在60℃的真空烘箱中干燥6小时；③在氩气中在500℃下退火2小时后得到氧化铟。

3.一种采用如权利要求1或2所述制备方法所得湿度传感器的检测系统，其特征在于，当叉指电极的结构尺寸减小到微米级以下时，能够检测到电容值250nf以下的湿度变化，叉指电极传感器的电容灵敏度达到pf级别；

具体地，In₂O₃-GO混合膜表面上的水吸附过程为：①In₂O₃-GO混合膜暴露于水分子，水分子吸附开始于In₂O₃的活性位点，这是水吸附的第一阶段，水层是离散的；②随着湿度的增加，第二阶段开始，随后发生多层吸附；③然后，In₂O₃-GO表面上的水分子形成连续层；④吸附的水分子被电离成H₃O⁺，发生Grotthuss链式反应，H₂O+H₃O⁺→H₃O⁺+H₂O；⑤当水分子渗透到GO膜和In₂O₃膜之间的中间层时，介电常数增加并且电容值相应提高。

4.根据权利要求3所述的检测系统，其特征在于，检测系统的集成电路包括STM32最小系统模组、外设接口电路、电源和电容式传感芯片。

5.根据权利要求4所述的检测系统，其特征在于，STM32最小系统模组包括STM32单片机、WiFi模块和时钟模块；

STM32单片机为STM32 F405，实现数模转换，数据的接收与发送，负责将湿度传感器采集到的实时数据，传递到移动通讯端口，同时设置报警装置，发现系统出现异常时进行报警，提醒人们出现异常异动。

6.根据权利要求5所述的检测系统，其特征在于，WiFi模块为ESP8266芯片，其与STM32单片机的连接包括3条线：CE引脚、SCLK串行时钟引脚和I/O串行数据引脚，Vcc2为备用电源，外接32.768kHz晶振，为芯片提供计时脉冲。