[实用新型]一种快速响应的一氧化碳气体传感器

说明书

本实用新型公开了一种快速响应的一氧化碳气体传感器，涉及半导体气体传感器技术领域，包括：底层聚酰亚胺柔性基底、表层聚氨酯涂层、高精度银电极以及表层TrGO传感材料层。本实用新型利用印刷电子器件技术，传感涂层厚度被降到最低，降低了器件材料成本与物理体积，有效地提高了传感器的灵敏度和响应/恢复时间；并且本实用新型的制备工艺基于柔性电子印刷技术，在卷对卷打印机基础上，使用了挤压夹缝式印刷头、凸版印刷头以刮涂印刷头，最大化提升了器件印刷精度，缩小器件大小，器件外形可变，实现了完全客制化。

技术领域

本实用新型涉及半导体气体传感器领域，尤其涉及一种快速响应的一氧化碳气体传感器及制备工艺。

背景技术

一氧化碳是一种无色、无臭、无刺激性的气体，通常由含碳物质未完全燃烧的产生，或是液化气管道泄漏、工业生产煤气以及煤炭开采中产生，一氧化碳同时也是一种易燃易爆危险气体，与空气的混合爆炸极限为12％～75％，此外，一氧化碳与血液中的血红蛋白结合，其亲和力比氧气与血红蛋白的亲和力大200多倍，当短时间内吸入过多一氧化碳时，会导致组织缺氧，产生中毒症状，严重时会导致神经系统的严重损害甚至死亡。因此，在日常空气质量检测、危化品运输气体监测以及工业环境安全监测领域都需要检测监控一氧化碳气体的浓度。

现有技术中一氧化碳气体传感器的种类繁多，目前工业广泛使用的气体监测手段为红外光谱式气体传感器。该方式对气体传感准确度高，响应准确。但是受制于原理与仪器外形限制，需要有红外激光发射器，红外激光接收器以及光谱处理芯片模组。所以使用该方法成本高、器件体积大，对于工况也有一定要求。传统的一氧化碳气体传感器的存在传感性能低、信号强度低(灵敏度低)、信号响应/恢复速度慢；并且使用耗能高，需要高温200-400摄氏度传感；材料寿命短，高温工况显著降低传感材料寿命以及物理外形固定，基于传统硅片半导体制造技术，外表坚硬，器件无法形变等缺陷，无法满足工业生产的需要。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种快速响应的一氧化碳气体传感器，优化柔性电子印刷工艺，降低传感材料涂层厚度，为器件物理外形提供更多灵活度。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是：如何优化柔性电子印刷工艺，适应器件的物理外形。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种快速响应的一氧化碳气体传感器，聚酰亚胺柔性基底、聚氨酯涂层、银电极以及TrGO传感材料层；所述聚氨酯涂层设置在所述聚酰亚胺柔性基底表面上；所述银电极通过凸版印刷头印刷在所述聚氨酯涂层；所述TrGO传感材料层通过卷对卷打印机上的挤压夹缝式印刷头打印在所述聚氨酯涂层。

与现有技术相比，本实用新型至少具有如下有益技术效果：

1.本实用新型利用印刷电子器件技术，传感涂层厚度被降到最低，有效地提高了传感器的灵敏度和响应/恢复时间，气体传感器灵敏度可以达到传统一氧化碳气体传感器的1.5倍，响应/恢复时间被缩短为传统气体传感器的20-30％。响应速度是传统气体传感器的3-5倍。并且利用印刷电子器件技术降低了器件材料成本与物理体积，提升了器件在物理冲击(弯曲、拉伸等)下的可靠性，同时能够有效的进行低成本大规模生产。

2.本实用新型基于柔性电子印刷技术，最大程度优化了印刷工艺和手段，器件外形可变，完全客制化；本实用新型通过对基底改性、工艺优化等方式，在卷对卷打印机基础上，使用了挤压夹缝式印刷头、凸版印刷头以刮涂印刷头，最大化提升了器件印刷精度，缩小器件大小。由于柔性电子特点，器件非常柔软，对器件安装环境的兼容度提升到了最大；本实用新型工艺对工作环境、工况要求低，工艺成本低，对工业资源利用效率最大化。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本实用新型的一氧化碳气体传感器的结构示意图；