[发明专利]可贴敷式离子型柔性湿度传感器、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种可贴敷式离子型柔性湿度传感器、其制备方法及应用。所述传感器包括：柔性衬底，其具有相背对的第一、第二表面；设置于所述柔性衬底的第一表面的敏感层；以及，间隔设置的至少两个电极，且该至少两个电极与所述敏感层电性结合；所述敏感层包括离子型改性聚合物电解质敏感薄膜，所述薄膜具有均匀分布的三维孔状结构。本发明的传感器具有轻薄、柔软等特点，可以被加工成多种形状，具有可穿戴、可贴附的优点，可实现对湿度的较高灵敏度的单一性响应，并还具有高精度、高可靠性、长寿命等优点，同时其制备工艺简单可控，原料廉价易得，适合大规模工业化生产，所构建的非接触湿度开关系统可实现手指非接触靠近可视显示。

技术领域

本发明涉及一种传感器，特别涉及一种可贴敷式离子型柔性湿度传感器及其制备方法与应用。

背景技术

湿度传感器是指检测外界环境湿度的传感器，它将所测环境湿度转换为便于处理、显示、记录的电(频率)信号等。它是一类重要的化学传感器，在仓储、工业生产、过程控制、环境监测等方面有着广泛的应用。湿度传感器的种类很多，自30年代LiCl为代表的电解质电阻型湿度传感器问世以来，新的湿敏材料与结构形式不断涌现。其中，高分子电阻型薄膜湿度传感器因具有响应特性好、测湿范围宽、易于集成化等优点，已逐渐取代无机陶瓷传感器成为湿度传感器发展的重点方向。

高分子电阻型湿度传感器主要为电子导电型及离子导电性两类。其中电子导电型由于稳定性较差研究和应用都较少，现在主要以离子型为主，其机理为：高分子湿敏膜吸湿后，在水分子作用下，离子相互作用减弱，迁移速度增加；同时吸附的水分子使解离的离子增多，膜的电阻随湿度增加而降低，由电阻变化可测知环境湿度。但目前包括离子型聚合物在内的湿敏元件，其稳定性和可靠性都不甚理想，尤其是湿敏薄膜自身的含水率是影响器件检测下限和长时稳定性的关键因素，这些问题多年来一直制约和阻碍了湿度传感器的实际应用和进一步发展，因此探索新的高精度、高可靠性、长寿命的优良改性高分子湿敏材料，改进元件结构及其制备工艺，改善和提高传感器响应特性、稳定性和可靠性，成为该领域研究的核心课题。

另外，近年来随着柔性电子器件的蓬勃发展，如何通过对传感器件材料、结构和封装等进行设计，解决柔性化过程中轻薄化等关键问题，并制得具有结构独特、灵敏度高、稳定性好的新型柔性可穿戴/贴敷式柔性传感器件，同样倍受关注并逐渐成为重要的研究领域之一。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种可贴敷式离子型柔性湿度传感器、其制备方法及应用，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种可贴敷式离子型柔性湿度传感器，其包括：

柔性衬底，其具有相背对的第一表面和第二表面，

设置于所述柔性衬底的第一表面的敏感层，

以及，间隔设置的至少两个电极，且该至少两个电极与所述敏感层电性结合；

所述敏感层包括离子型改性聚合物电解质敏感薄膜，所述薄膜具有均匀分布的三维孔状结构，所述三维孔状结构中所含孔的孔径为0.1～50μm，且孔与孔之间的距离大于0而小于或等于50μm，从而在所述传感器工作时能于所述薄膜中形成气-固两相共存的状态。

较为优选的，所述可贴敷式离子型柔性湿度传感器的整体厚度为10～100μm。

本发明实施例还提供了一种非接触式湿度开关系统，其包括：

所述的可贴敷式离子型柔性湿度传感器，

用以与所述传感器连接而形成一工作回路的电源，

以及，串联于所述工作回路中的至少一指示装置。

本发明实施例还提供了一种制备所述可贴敷式离子型柔性湿度传感器的方法，其包括：