[发明专利]基于超声聚集方法的纳米气体传感器加工工艺

说明书

本发明公开了一种基于超声聚集方法的纳米气体传感器加工工艺，包括以下步骤：将纳尺度材料悬浊液的液滴滴在设于超声台或光滑基板上的超声针系统上；利用上述超声针系统中的超声物理效应在光滑基板或超声台上形成纳尺度材料的聚集物；将纳尺度材料的聚集物转印至基板或柔性基底上；将高分子聚合物溶液滴到或喷射到纳尺度材料的聚集物的表面，得到纳米混合物液滴；将超声振动板边缘插入纳米混合物液滴，在振动方向上前后移动超声振动板，利用声致流体分子间引力减小效应使得纳米混合物液滴扁平化，形成纳米复合材料膜；在纳米复合材料膜上外接引线，得到气体传感器。本发明提供的气体传感器加工工艺具有简单、绿色环保、适合于批量化生产等优点。

技术领域

本发明属于气体传感器技术领域，尤其涉及一种基于超声聚集方法的纳米气体传感器加工工艺。

背景技术

气体传感器在环境监测、食品安全、医疗卫生等领域有着非常重要的应用。随着纳米技术的发展，金属氧化物半导体纳米颗粒、碳纳米材料、一维纳米线或二维纳米薄膜等都已经用来作为敏感材料构成气敏传感器，与传统传感器相比具有更加优异的检测性能，如在室温下工作、响应快、灵敏性高等。电阻型半导体气体传感器是目前市场上应用最广泛的一类气体传感器，其基本加工方法为：首先，采用各种方法制备粉末材料；其次，将粉末材料涂成浆料并手工涂覆在衬底上；最后，引出电极线，完成传感器的加工。这种以手工涂覆为核心的传感器加工工艺存在操作繁琐、可控性差且不易批量加工等缺点。

超声微纳操控技术具有对被操控样品的材料性能无选择性、结构简单、操作方便、操控功能多样、绿色环保等优点。基于超声非线性效应的微纳聚集技术，能在基板表面的液滴中聚集微纳米材料并形成多样化的聚集体图案，并且易于通过调节超声条件来控制聚集体图案的特征尺寸，因此在微纳加工制造领域具有良好的应用前景。

基于这样的背景，本发明基于超声微纳聚集技术，在室温下制备纳米气体传感器，该加工工艺具有制备方法简单、绿色环保、适合于批量化生产等优点。

发明内容

针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于超声聚集方法的纳米气体传感器加工工艺，以解决技术中以手工涂覆为核心的传感器加工工艺存在操作繁琐、可控性差且不易批量加工等问题；本发明的加工工艺制备方法简单、绿色环保、适合于批量化生产。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种基于超声聚集方法的纳米气体传感器加工工艺，包括以下步骤：

（11）将纳尺度材料悬浊液的液滴滴在设于超声台或光滑基板上的超声针系统上；

（12）利用上述超声针系统中的超声物理效应在光滑基板或超声台上形成纳尺度材料的聚集物；

（13）利用聚合物印章将上述的纳尺度材料的聚集物转印至基板或柔性基底上；

（14）将高分子聚合物溶液滴到或喷射到纳尺度材料的聚集物的表面，得到纳米混合物液滴；

（15）将平直的超声振动板边缘插入纳米混合物液滴，在振动方向上前后移动超声振动板，利用声致流体分子间引力减小效应使得纳米混合物液滴扁平化，形成纳米复合材料膜；

（16）在纳米复合材料膜上外接引线，得到气体传感器。

优选地，所述加工工艺还包括：通过控制纳尺度材料悬浊液液滴的体积与浓度以及超声的条件，来控制纳尺度材料的聚集物的尺度和疏密度。

优选地，所述步骤（11）中的纳尺度材料为零维、一维或/和二维的金属纳尺度物体。

优选地，所述金属纳尺度物体为银纳米颗粒、银纳米线或/和还原石墨烯。

优选地，所述步骤（12）中的超声物理效应为声学流场。