[发明专利]一种基于二维材料的高灵敏湿度探测装置

说明书

本发明涉及湿度探测领域，具体提供了一种基于二维材料的高灵敏湿度探测装置，支撑部置于基底上的中部，支撑部的表面设有周期排布的凹槽，二维过渡金属硫属化合物层设置在基底和支撑部的表面，二维过渡金属硫属化合物层与基底和支撑部的表面贴合，吸湿材料包覆支撑部上的二维过渡金属硫属化合物层，第一电极和第二电极分别置于二维过渡金属硫属化合物层上支撑部的两侧。应用时，将本发明置于待测空间内，吸湿材料吸湿膨胀，通过第一电极和第二电极测量二维过渡金属硫属化合物层导电特性的变化，实现待测湿度探测。本发明能够实现高灵敏度的湿度探测。

技术领域

本发明涉及湿度探测领域，具体涉及一种基于二维材料的高灵敏湿度探测装置。

背景技术

湿度探测在气象、农业、工业、军事等领域有着广泛的应用。现有技术中，大多数湿度探测装置是基于电容、电阻、压阻或光学原理的。

虽然基于光学原理的湿度探测器具有探测灵敏度高的优点。例如实用新型CN202869694U公开了一种光纤Bragg光栅的温度/湿度传感器，该传感器由光纤、温度敏感元件、湿度敏感元件组成，能够实现复杂环境处的温度和湿度同时测量。对于湿度来测来说，在光纤Bragg光栅表面镀了一层30-50微米后的聚酰亚胺，实现对湿度的探测。该实用新型中需要用到Bragg光栅、光谱分析仪、光源等，成本高。

基于电学原理，例如电阻、电流、电容等物理量变化的湿度探测装置的成本低。但是，传统电阻式湿度探测装置中，湿度对敏感物质电阻的改变较小，湿度探测的灵敏度低。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种基于二维材料的高灵敏湿度探测装置，包括基底、二维过渡金属硫属化合物层、第一电极、第二电极、吸湿材料、支撑部，支撑部置于基底上的中部，支撑部的表面设有周期排布的凹槽，二维过渡金属硫属化合物层设置在基底和支撑部的表面，二维过渡金属硫属化合物层与基底和支撑部的表面贴合，吸湿材料包覆支撑部上的二维过渡金属硫属化合物层，第一电极和第二电极分别置于二维过渡金属硫属化合物层上支撑部的两侧。

更进一步地，支撑部的材料为吸湿材料。

更进一步地，支撑部的材料为压电材料。

更进一步地，凹槽为楔形。

更进一步地，吸湿材料上设有第二凹槽。

更进一步地，第二凹槽不与二维过渡金属硫属化合物层接触。

更进一步地，第二凹槽位于凹槽的上方。

更进一步地，第二凹槽截面的形状为梯形。

更进一步地，二维过渡金属硫属化合物层的材料为硫化钼、碲化钼、硒化钼、硫化钨、碲化钨、硒化钨。

更进一步地，基底的材料为绝缘材料。

本发明的有益效果：本发明提供了一种基于二维材料的高灵敏湿度探测装置，包括基底、二维过渡金属硫属化合物层、第一电极、第二电极、吸湿材料、支撑部，支撑部置于基底上的中部，支撑部的表面设有周期排布的凹槽，二维过渡金属硫属化合物层设置在基底和支撑部的表面，二维过渡金属硫属化合物层与基底和支撑部的表面贴合，吸湿材料包覆支撑部上的二维过渡金属硫属化合物层，第一电极和第二电极分别置于二维过渡金属硫属化合物层上支撑部的两侧。应用时，将本发明置于待测空间内，吸湿材料吸湿膨胀，拉伸二维过渡金属硫属化合物层，从而改变了二维过渡金属硫属化合物层内的应力，从而改变了二维过渡金属硫属化合物层的导电特性，通过第一电极和第二电极测量二维过渡金属硫属化合物层导电特性的变化，实现待测湿度探测。在本发明中，凹槽内二维过渡金属硫属化合物层与吸湿材料能够产生更强的作用，从而更多地改变二维过渡金属硫属化合物层的形貌和内部应力，从而更多地改变了二维过渡金属硫属化合物层的导电特性，因此，本发明能够实现高灵敏度的湿度探测。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明