[实用新型]一种石墨烯基气敏传感器

说明书

本实用新型公开了一种石墨烯基气敏传感器，包括依次叠层设置的绝缘基底、加热层、第一绝缘层、温度传感器、第二绝缘层、信号转换层及石墨烯基材料层；所述的信号转换层为回字形叉指电极。本实用新型提供的气敏传感器既能在不同温度下进行气体敏感测试，无需更换环境温度，还能更准确的检测和控制温度以提高传感器的灵敏度。

技术领域

本实用新型涉及一种传感器，具体涉及一种石墨烯基气敏传感器。

背景技术

随着现代工业技术的飞速发展，工业化的迅速推进为人类创造价值，也给人类生态环境带来了严重的污染。工业生产中原料种类越来越多，合成反应越来越复杂，合成副产物的种类也越来越多。一些发生器中不可避免地产生有毒气体或可燃气体，一旦这些气体浓度超过安全标准，人和设备就会产生不良影响，气敏传感器的出现使人们能够实时地监测这些有害气体，有效避免由此造成的恶性事件，确保人类生产和生活的安全。随着气敏传感器的应用越来越广，传统工艺和材料制备出的气敏传感器在灵敏度和测量范围方面越来越难以满足需要，因此研发新材料新工艺来制备气敏传感器势在必行。

石墨烯作为一种由SP²杂化形成的蜂窝状二维结晶材料，具有许多优异的力学和电学性能，在传感领域具有巨大的潜力。室温下超高电子迁移率和大比表面积是它的两个显著特征，这使得石墨烯有望成为具有超高灵敏度的气体传感器材料。作为典型的二维材料，石墨烯结构中的每个原子可以被认为是表面原子，因此理想情况下每个原子都可以与气体相互作用，使得基于石墨烯的气体传感器具有超高的传感响应和超低检测限（甚至可以检测到1个分子）。

目前石墨烯在气敏传感器上的应用已经被广泛研究，例如：申请号CN201710948142 .4公开的“一种石墨烯基气体传感器”，通过氧化锡颗粒和金纳米颗粒同时对石墨烯进行改性，并调整其电学性能，提升传感器的灵敏度。

传统的气敏传感器一般没有温度控制系统，无法满足特殊温度条件下的检测需求。针对上述缺陷，现有技术的传感器增加了温控系统，例如：专利号CN201721878299.6 公开的“一种气体传感器”，包括上方的陶瓷基底、下方的陶瓷片和梳状电极，通过石墨烯层吸附传感器所处环境的空气中的杂质分子后改变其自身的电阻特性，使得梳状电极测得的电参数发生变化，并通过加热加快石墨烯层上的杂质解吸附，由此来提高感应器的灵敏度；该装置通过陶瓷基底和陶瓷片之间的电阻引线连接发热电源或温控系统来加热发热电阻，且还在下方的陶瓷片下表面加上温度探测器，由此来实现传感器的温度控制。但该装置的石墨烯层与温度传感器之间相隔有陶瓷片，该陶瓷片的厚度和热传导性能会在一定程度上影响温度传感器的检测。

所以，本申请提出一种既有加热装置又能更准确的检测和控制温度的传感器。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种石墨烯基气敏传感器，既能在不同温度下进行气体敏感测试，无需更换环境温度，还能更准确的检测和控制温度以提高传感器的灵敏度。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术解决方案是：

一种石墨烯基气敏传感器，包括依次叠层设置的绝缘基底、加热层、第一绝缘层、温度传感器、第二绝缘层、信号转换层及石墨烯基材料层；所述的信号转换层为回字形叉指电极。

具体地，所述的绝缘基底、第一绝缘层及第二绝缘层的材料为液晶聚合物。

具体地，所述信号转换层的材料采用纳米Au、纳米Ag或纳米Cu。

具体地，所述的第一绝缘层上形成有一嵌槽，所述的温度传感器嵌入该嵌槽内。

具体地，所述的第一绝缘层的厚度为1.5mm，所述温度传感器为薄膜温度传感器，其的厚度为1.1mm。

具体地，所述的第二绝缘层的厚度为1mm。