[发明专利]一种基于埃洛石纳米管的湿度传感器及其制备方法

说明书

本发明提供了一种基于埃洛石纳米管的湿度传感器及其制备方法，属于湿敏元件及其制备技术领域，一种基于埃洛石纳米管的湿度传感器，包括衬底，所述衬底表面含有叉指电极，所述衬底上涂覆有湿度感应层，所述湿度感应层完全覆盖所述叉指电极，所述湿度感应层是埃洛石纳米管。本申请的一种基于埃洛石纳米管的湿度传感器具有大的湿度响应，阻抗变化为5个数量级；检测范围宽，可以检测0％‑91.5％范围的相对湿度；响应时间快，不超过1秒；具有原材料资源丰富、成本低廉、绿色环保，器件制备工艺简单的优点，具有较好的实际应用价值。

技术领域

本发明涉及湿敏元件及其制备技术领域，具体涉及一种基于埃洛石纳米管的湿度传感器及其制备方法。

背景技术

湿度测量技术发展已有200多年历史，人们对湿敏元件的认识是从1938年美国F.W.Dummore研制成功浸涂式LiCl湿敏元件才开始的，从此以后，已有几十种湿敏元件及传感器应运而生。

相对湿度作为家居、工业、农业和医疗等场所的一个重要环境参数，发展高性能、低成本的湿度传感器对其进行准确监测是十分必要的。

湿度传感器是指能将湿度转换为与其成一定比例关系的电量输出的器件式装置。主要特征参数有湿度量程、感湿特征量、灵敏度、湿度温度系数、响应时间和湿滞回差。

湿敏材料作为湿度传感器的核心，其重要特征是含有亲水性官能团、具有亲水特性。

中国专利200810037939.X公开一种一种Ni/Si纳米线阵列的制备方法，以及基于这种纳米线阵列的微纳湿度传感器。该器件是在N型硅衬底上采用电化学刻蚀技术制作大面积硅纳米线阵列，然后在该阵列上无电镀沉积镍薄膜。由于该结构具有大的长径比和比表面积，其微观结构独特，能够产生独特的物理、化学特性，其对水分子的吸附和解吸附能力都较纯硅纳米线阵列要好。其制备过程复杂，工艺控制困难。

中国专利CN200810046860.3公开了一种制备纳米金属氧化物陶瓷薄/厚膜的方法，依次包括：①制备含有金属阳离子、有机单体、交联剂及引发剂的混合溶液；②催化引发形成凝胶；③制备适于涂膜的浆料；④涂膜；⑤热处理。该方法以廉价的无机盐为原料，工艺过程简单，易于操作，效率高且重复性好，通过调整工艺参数很容易控制金属氧化物颗粒的尺寸及膜的厚度。能够有效抑制颗粒相互接触和团聚，同时弥补了常用薄膜制备技术对实验设备要求高、成本高的不足。具有较强的普适性和通用性，同样也适用于复合多层纳米金属氧化物陶瓷薄/厚膜的制备。然而因氧化锡本身易与NO，NO₂，CO，H₂，H₂S和C₂H₅OH等其他气体发生化学反应，因而对湿度检测的选择性差。

为了发展高性能、低成本的湿度传感器，一方面，研究者利用新型制备工艺改善传统湿敏材料的湿敏性能；另一方面，利用新型湿敏材料提高湿度传感器的性能。目前所报道的湿度传感器通常不能兼顾高性能和低成本。

发明内容

针对上述现有的湿度传感器通常不能兼顾高性能和低成本的缺陷，本发明提供一种基于埃洛石纳米管的湿度传感器及其制备方法。

一种基于埃洛石纳米管的湿度传感器，包括衬底，所述衬底表面含有叉指电极，所述衬底上涂覆有湿度感应层，所述湿度感应层完全覆盖所述叉指电极，所述湿度感应层是由埃洛石纳米管和溶剂制成，所述埃洛石纳米管与所述溶剂的质量比为1:1-10。