[发明专利]一种基于疏水聚四氟乙烯微孔材料包覆的柔性湿度传感器的制备工艺

说明书

本发明公开了一种基于疏水聚四氟乙烯微孔材料包覆的柔性湿度传感器及其制备工艺，主要步骤包括：步骤S1、将疏水聚四氟乙烯微孔材料衬底层在25℃的乙醇中浸泡3小时；步骤S2、阴干10分钟，并且保留部分乙醇在疏水聚四氟乙烯微孔材料衬底层上；步骤S3、通过丝网印刷工艺将在疏水聚四氟乙烯微孔材料衬底层上形成金属电极层，并在80℃下真空干燥以固化金属电极层；步骤S4、在金属电极层上滴涂氧化石墨烯水分散液，形成湿度敏感材料层；步骤S5、将疏水聚四氟乙烯微孔材料保护层键合在疏水聚四氟乙烯微孔材料衬底层上。本发明所制备的传感器具有防水防污的特性，同时由于疏水聚四氟乙烯微孔材料的透气性，保证了传感器的性能。

技术领域

本发明涉及半导体工艺技术领域，特别是涉及一种基于疏水聚四氟乙烯微孔材料包覆的柔性湿度传感器的制备工艺。

背景技术

湿度传感器广泛应用于工业、农业、气象、交通、居家生活等众多领域。柔性湿度传感器是利用柔性材料制备的湿度敏感器件。随着物联网以及智能穿戴技术的发展，对柔性湿度传感器的需求与日俱增。

柔性湿度传感器常用的衬底材料包括PET、PI、纤维素纸等。G.Dubourg 等在PET基板上制造了柔性湿度传感器。T.Yang等通过表面改性和离子交换技术，以聚酰亚胺(PI)为衬底制作了电容式柔性湿度传感器。J.Han等使用纤维素纸制作了柔性湿度传感器，纤维素纸同时作为衬底和敏感材料。 H.Park等制作了以亲水性聚四氟乙烯同时作为敏感材料和衬底的柔性湿度传感器。现有的柔性湿度传感器衬底材料普遍具有吸水性，容易对湿度传感器性能产生影响。同时，柔性湿度传感器的敏感材料缺乏良好的保护层或直接暴露于空气环境中，不利于在恶劣环境中的应用。

疏水聚四氟乙烯微孔材料的表面吸附能很低，水分子在其表面的接触角极大，很难在微孔中发生毛细冷凝，疏水性聚四氟乙烯微孔材料可以完全透过水气而隔绝液态水，可以作为柔性湿度传感器的衬底材料和保护材料。但同时，疏水聚四氟乙烯材料极低的表面能会造成传感器制造过程中的困难，金属在衬底表面的粘附性差，传感器中的金属电极容易存在断裂、尺寸不均匀等情况，这对传感器的成品率具有负面影响。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的基于疏水聚四氟乙烯微孔材料包覆的柔性湿度传感器的制备工艺，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：因为疏水聚四氟乙烯材料极低的表面能，使得传感器制造过程中存在困难，影响了传感器的成品率，具体说就是，金属在衬底表面的粘附性差，并且金属电极容易存在断裂、尺寸不均匀等问题。

为了解决上述的技术问题，本发明提出一种基于疏水聚四氟乙烯微孔材料包覆的柔性湿度传感器，包括，疏水聚四氟乙烯微孔材料衬底层、金属电极层、湿度敏感材料层、疏水聚四氟乙烯微孔材料保护层。

所述金属电极层位于所述疏水聚四氟乙烯微孔材料衬底层和所述湿度敏感材料层之间，所述湿度敏感材料层之上还设有疏水聚四氟乙烯微孔材料保护层，所述疏水聚四氟乙烯微孔材料保护层键合在所述疏水聚四氟乙烯微孔材料衬底层上。

优选的，所述金属电极层为银电极，所述金属电极层通过丝网印刷工艺形成在疏水聚四氟乙烯微孔材料衬底层上；所述敏感材料层通过滴涂氧化石墨烯水分散液形成在所述金属电极层上。

优选的，所述疏水聚四氟乙烯微孔材料衬底层和疏水聚四氟乙烯微孔材料保护层的厚度在0.18mm-0.22mm之间；微孔孔径在0.22um-0.8um之间。

本发明也提出一种基于疏水聚四氟乙烯微孔材料包覆的柔性湿度传感器的制备工艺，具体步骤如下：

步骤S1、将疏水聚四氟乙烯微孔材料衬底层在25℃的乙醇中浸泡3小时。

步骤S2、在25℃的条件下阴干10分钟并且保留部分乙醇在疏水聚四氟乙烯微孔材料衬底层上。