[发明专利]基于金属有机框架材料的柔性传感器件及其制作方法

权利要求书

1.一种基于金属有机框架材料的柔性传感器件，包括：

柔性基底层；

传感层，形成于所述柔性基底层上；以及

MOFs膜，形成于所述传感层上，该MOFs膜中负载有MOFs颗粒，该MOFs颗粒粒径为微纳米级；

其中，所述MOFs膜能够对待测物理量产生光学或电学感应，该光学或电学感应能够通过所述传感层以电信号形式进行传导。

2.根据权利要求1所述的柔性传感器件，其中：

所述柔性基底层的厚度小于100μm；

所述传感层的厚度小于100μm；

所述MOFs膜的厚度小于20μm。

3.根据权利要求1所述的柔性传感器件，其中，所述待测物理量包括待测物含量、光强和温度。

4.根据权利要求1所述的柔性传感器件，其中：

所述MOFs膜为光学感应膜，其负载有荧光MOF颗粒；

所述传感层内配置有：

光电探测器，用于探测MOFs膜产生的光信号并转化为电信号；

若干电极，连接至光电探测器，用于接收电信号；以及

若干导线，分别连接至各个电极，用于将电信号输出；或者

所述MOFs膜为电学感应膜，其负载有导电MOF颗粒；

所述传感层内配置有：

若干电极，用于接收MOFs膜产生的电信号；以及

若干导线，分别连接至各个电极，用于将电信号输出。

5.根据权利要求4所述的柔性传感器件，其中：

所述MOFs膜为电学感应膜，其负载有Cu-MOF颗粒；

所述传感层内配置的若干电极为三电极结构，包括：工作电极、对电极和参比电极；

其中，所述MOFs膜形成于该工作电极上。

6.根据权利要求4或5所述的柔性传感器件，其中：

所述电极的材料选自金、银、铜、石墨烯、碳纳米管或导电高分子材料；和/或

所述荧光MOF选自Zn₃(TDPAT)-(H₂O)₃或Tb_0.957Eu_0.043cpda，所述导电MOF选自Ni₃(HITP)₂或Cu-CAT；和/或

所述柔性传感器件还包括绝缘层，形成于传感层上没有被MOFs膜覆盖的电极和导线区域，其中，该绝缘层厚度小于100μm，该绝缘层的材料选自聚酰亚胺树脂、环氧树脂或BCB树脂。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的柔性传感器件，其中，所述柔性基底层的材料选自高分子薄膜材料，该高分子薄膜材料选自聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚二甲基硅氧烷。

8.一种如权利要求1至7中任一项所述的柔性传感器件的制作方法，包括：

在基底层上形成传感层；以及

在传感层上形成MOFs膜；

其中，在传感层上形成MOFs膜的步骤包括：

制备均匀的MOFs颗粒的成膜性溶液或悬浊液，该MOFs颗粒的粒径为微纳米级；以及

将该成膜性溶液或悬浊液涂抹于所述传感层，静置晾干，得到MOFs膜，该MOFs膜负载有微纳米粒径的MOFs颗粒。

9.根据权利要求8所述的制作方法，其中：

所述MOFs颗粒的成膜性溶液或悬浊液通过将MOFs颗粒分散于能够成膜的有机溶液中进行制备，所述有机溶液选自全氟磺酸溶液、明胶溶液或壳聚糖溶液；和/或

所述制作方法还包括在所述传感层上形成绝缘层的步骤以及在所述MOFs膜上形成保护层的步骤。

10.根据权利要求9所述的制作方法，其中：

所述基底层为PET薄膜，所述传感层内配置有工作电极、对电极、参比电极和导线，所述工作电极和对电极为碳电极，所述参比电极为Ag/AgCl参比电极，所述导线为Ag导线，所述MOFs膜负载有Cu-MOF颗粒；

所述在基底层上形成传感层的步骤包括：

制作工作电极、对电极、参比电极、导线和绝缘层的丝网印刷网版；

利用导电银浆在基底层上分别印刷所述参比电极和导线，并加热固化；

利用导电碳浆在基底层上分别印刷所述工作电极和对电极，并加热固化；

利用FeCl₃对所述参比电极进行氯化，得到Ag/AgCl参比电极。

所述在传感层上形成MOFs膜的步骤包括：

将Cu-MOF颗粒分散于有机溶液中，形成5％～25％质量浓度的成膜性溶液；

将该成膜性溶液滴涂于工作电极上，静置晾干，得到MOFs膜，该MOFs膜负载有微纳米粒径的Cu-MOF颗粒。