[发明专利]石墨烯薄膜湿度传感器

权利要求书

1.一种石墨烯薄膜湿度传感器，其特征在于设有柔性聚合物衬底、梳状叉指电极、石墨烯基湿敏薄膜、电阻拾取电路板、电极插针、透气外壳，引线孔；采用静电诱导自组装与溶剂蒸发诱导自组装技术相结合的方法，在柔性聚合物衬底和梳状叉指电极表面构筑石墨烯基薄膜作为湿敏传感元件，与薄膜电阻拾取电路板匹配于一体构成湿度传感器，通过检测薄膜电阻值变化实现相对湿度的检测。

2.根据权利要求1所述的石墨烯薄膜湿度传感器，其特征在于所述石墨烯基湿敏薄膜是由静电诱导自组装聚电解质先导层和溶剂蒸发诱导自组装石墨烯薄膜构成的多层网络状薄膜；聚电解质单层膜的厚度在2-6nm，用于柔性聚合物衬底和梳状叉指电极表面修饰，使得石墨烯薄膜层界面衔接牢固稳定，不易脱落。

3.根据权利要求1所述的石墨烯薄膜湿度传感器，其特征在于所述柔性聚合物衬底采用以聚酰亚胺为基材的柔性聚合物，其上光刻和蒸发制备有梳状叉指电极图案。

4.根据权利要求1所述的石墨烯薄膜湿度传感器，其特征在于所述湿敏传感元件电极与薄膜电阻拾取电路采用插针型方式电学连接于一体。

5.根据权利要求1所述的石墨烯薄膜湿度传感器，其特征在于所述湿敏传感元件与信号拾取电路板通过螺杆与螺母固定装配，并封装于透气孔塑料壳体内。

6.根据权利要求1所述的石墨烯薄膜湿度传感器，其特征在于所述电阻拾取电路信号线通过塑料壳体引线孔引出，可与计算机或微处理器相连，实现数据采集、存储、显示与报警等检测功能。

7.根据权利要求1所述的石墨烯薄膜湿度传感器，其特征在于所述石墨烯基湿敏薄膜制备包括以下步骤：

(1)采用稀硫酸和稀氢氧化钠溶液浸泡清洗制备有梳状叉指电极的柔性聚合物衬底；

(2)配置聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液和聚4-苯乙烯磺酸溶液浓度分别为15mg/L和3mg/L，石墨烯分散液浓度为0.5mg/ml；

(3)在聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液中浸泡上述衬底10-15分钟，取出，去离子水清洗2-3分钟，吹干；

(4)在聚4-苯乙烯磺酸溶液中浸泡上述衬底10-15分钟，取出，去离子水清洗2-3分钟，吹干；

(5)重复步骤(3)和(4)一次；

(6)在聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液中浸泡上述衬底10-15分钟，取出，去离子水清洗2-3分钟，吹干；

(7)采用精密移液器吸取0.5-1ml石墨烯分散液均匀滴涂在上述衬底表面，放入真空干燥箱50℃处理5-8小时，得到覆盖有聚电解质-石墨烯层状薄膜的电阻型湿敏元件。