[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

说明书

本公开提供了一种基于金属有机框架材料的柔性传感器件及其制作方法，该柔性传感器件包括：柔性基底层；传感层，形成于柔性基底层上；以及MOFs膜，形成于传感层上，该MOFs膜上负载有MOFs颗粒，该MOFs颗粒粒径为微纳米级；其中，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。进一步提供了该柔性传感器件的制作方法。本公开将MOFs材料与柔性传感器件相结合，能够实现对多种参数的测量，能够满足在基底材料可弯折等特定要求的场合下使用。

技术领域

本公开涉及柔性传感技术领域，尤其涉及一种基于金属有机框架材料的柔性传感器件及其制作方法。

背景技术

柔性电子技术是在柔性衬底上集成不同材质、不同功能元器件的新兴电子技术，具有可延展性、质量轻、低成本、形态可变和可重构等特点，在信息、能源、医疗、国防等领域有广泛的应用。基于柔性电子的柔性传感器件因其具有极好的生物相容性、出色的延展性和轻便易于携带等特点，广泛应用于生物信息的高效采集。然而柔性传感器件的传感性能例如分辨率、特异性和可靠性一般较刚性传感器来说较差，因此可采用功能型材料对柔性传感器件进行修饰的方法来提高检测检测性能。目前柔性电子的修饰材料主要集中于石墨烯、金属或非金属纳米颗粒等，这些材料在成本、制备、性能以及稳定性方面难以全部满足。

金属有机框架(MOFs)，作为一种低成本材料，是由有机配体和金属节点通过配位键自组装形成的新型多孔材料，具有极大的比表面积，在传感识别、催化发光、信息存储等领域有着重要的应用前景。通过有机配体和金属节点的设计调控，可以制备出具有特定孔径和催化活性的MOFs材料，使得其在传感识别方面展现出优良的特异性，多孔的结构还能有效富集待测物，提高检测的灵敏性。

由于一般MOFs材料硬而脆的特点，使其难以在柔性传感器件上使用，目前，基于MOFs材料修饰的传感器均为刚性传感器，尽管其可以展现较好的特异性，但主要还存在着多方面的不足：1)当前MOFs修饰的传感器采用刚性材料为基底，体积和质量较大不便于携带，且刚性传感器难以发生形变，不能用于人体生理参数等特定场景的检测；2)刚性传感器基底面积较大，需要较多的MOFs材料，成本较高；3)MOFs材料修饰电极过程较为复杂，提高了实验的难度并降低了重复性器件的准确性。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种基于金属有机框架材料的柔性传感器件及其制作方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了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，形成于柔性基底层上；以及MOFs膜，形成于传感层上，该MOFs膜上负载有MOFs颗粒，该MOFs颗粒粒径为微纳米级；其中，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。

在本公开的一些实施例中，柔性基底层的厚度小于100μm；所述传感层的厚度小于100μm；MOFs膜的厚度小于20μm。

在本公开的一些实施例中，待测物理量包括待测物含量、光强和温度。

在本公开的一些实施例中，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。

在本公开的一些实施例中，MOFs膜为电学感应膜，其负载有导电MOF颗粒；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。