聚四氟乙烯微孔滤膜作为传感器衬底的可行性

有研究证明了聚四氟乙烯微孔滤膜作为电容式柔性湿度传感器衬底的可行性，以及其透气性对传感器性能的改善作用。天津津腾实验设备有限公司为了进一步验证聚四氟乙烯微孔滤膜作为阻抗式柔性湿度传感器衬底的可行性，本文设计并制备了一种基于氧化石墨烯感湿材料的阻抗式柔性湿度传感器。

1传感器结构及工作原理
天津津腾实验设备有限公司发现阻抗式柔性湿度传感器采用叉指电极结构。由于制作简单、灵敏度高等优点，平面叉指电极被大量用于化学或生物传感器领域中。一般来说，敏感材料会以薄膜的形式覆盖在叉指电极上。当敏感材料与被检测物质发生反应后，即可以通过叉指电极测量出敏感材料薄膜的电学参数变化。而且，叉指电极的叉指宽度可以设计得较粗，使得叉指不易断裂；叉指电极的叉指间隔也可以设计得较大，使得图形化叉指电极时，叉指间不易发生短路。正是因为这样的原因，叉指电极具有较高的可靠性，在柔性衬底的化学或生物传感器中更为常见。

2传感器制备工艺
本文中天津津腾实验设备有限公司所设计的阻抗式柔性湿度传感器的结构。传感器仍然以聚酯纤维和津腾聚四氟乙烯组成的微孔滤膜作为柔性衬底。传感器采用传统的叉指型电极结构。叉指电极直接制作在柔性衬底上。在叉指电极之上淀积一层湿度敏感材料。湿度敏感材料可以有效地吸附空气中的水分子。该敏感材料的阻抗可以随着其吸附的水分子的量的多少有明显变化。通过测量两个叉指电极之间的阻抗来感知湿度。这种阻抗式传感器结构简单，工艺上易于实现。

其具体制备工艺如下：首先，准备一片干净的津腾聚四氟乙烯微孔滤膜。分别用丙酮、乙醇和去离子水浸泡漂洗5分钟，以去除津腾微孔滤膜表面的有机物和灰尘等污渍。之后，将津腾微孔滤膜放入真空干燥箱中，以80℃真空干燥30分钟。之后，在衬底上通过丝网印刷印制电极。丝网印刷所用的油墨是3.1.4节中所使用的导电银浆，所用丝网为300目不锈钢网。印刷完毕后，将器件放入真空干燥箱中，以80℃真空干燥30分钟，以使导电银浆固化。叉指电极的间隔约为150μm，指宽约为300μm。最后，将氧化石墨烯薄膜制作在叉指电极上。为了改善氧化石墨烯分散液在电极上的浸润性，首先取出1mg/mL的氧化石墨烯水分散液1mL，然后将2mL无水乙醇加入到氧化石墨烯的水分散中。无水乙醇在津腾聚四氟乙烯微孔滤膜上的浸润性良好，可以起到减小氧化石墨烯分散液表面张力的作用，使其可以均匀地覆盖在叉指电极上。接着，用微量移液管将0.1mL掺入乙醇的氧化石墨烯水分散液滴加在叉指电极上。最后，将器件放入真空干燥箱中，以50℃真空干燥60分钟，以使水分和无水乙醇蒸发。






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