[发明专利]一种基于绿色光热材料的二维近红外传感阵列及其制备方法和应用

说明书

本发明属于光电传感器领域，具体公开一种基于绿色光热材料的二维近红外传感阵列及其制备方法和应用。所述二维近红外传感阵列包括聚二甲基硅氧烷基底、位于所述聚二甲基硅氧烷基底上表面的上电极层、位于所述聚二甲基硅氧烷基底下表面的下电极层和所述聚二甲基硅氧烷基底通孔内部储存的掺杂有碱木质素的离子液体。与传统的离子液体基近红外传感器相比，本发明制备的传感阵列具有一定的柔性，可识别不同区域的近红外光强度，具有长期稳定性，绿色环保，价格低廉，结构简单。

技术领域

本发明属于光电传感器领域，具体涉及一种基于绿色光热材料的二维近红外传感阵列及其制备方法和应用。

背景技术

离子液体作为一类新型的液态电解质因其自身良好的热稳定性、化学稳定性、较高的离子电导率、无毒、可生物降解、适中的粘度以及近乎为零的蒸气压，在电化学与传感器领域有着广阔的应用前景。与常见的电解质溶液(主要是盐的水溶液)不同，作为纯净物，离子液体的阳离子与阴离子种类丰富，相互组合可获得的种类高达10¹⁸种。考虑到其出色的流动性与电导率的高度温度敏感的特征，离子液体已被成功应用于高灵敏度温度传感器的开发(详见Adv.Electron.Mater.,2015,1,1500029；ACS Sensors,2017,2,449；Adv.Mater.,2015,27,4622)。此外，离子液体能够通过掺杂获得特定的功能化传感。

光热转换材料是一类具有低带隙的共轭化合物或聚合物，通过系间窜越、内转换等非辐射跃迁高效地将光能转换成热能。借助光热转换效应和离子液体电导率的高度热敏感特性，将离子液体与光热转换材料复合即可获得对特定波长光的高灵敏度检测。以此为基础，可以制备出一种检测特定波长的近红外光强度的传感器。常见的光热转换材料，如聚吡咯(PPy)、聚苯胺(PAni)、聚噻吩(PTh)、聚多巴胺(PDA)、铜以及给受体(D-A)型共轭聚合物等，需要制备成纳米颗粒的形态才能在离子液体中获得较好的分散度和稳定性。但这类材料的制备过程复杂、原料价格昂贵、环境友好性差，更为关键的是，纳米颗粒在离子液体中易团聚的问题会导致器件的长期稳定性差，工作寿命极其有限。有鉴于此，该类近红外光传感器的应用范围非常有限，无法实现其在高校等研究机构的应用推广和商业化普及。

发明内容

针对现有技术中存在的问题和不足，本发明的目的旨在提供一种基于绿色光热材料的、低成本的二维近红外传感阵列及其制备方法和应用。

为实现发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明第一部分提供一种二维近红外传感阵列，包括：聚二甲基硅氧烷基底，所述聚二甲基硅氧烷基底上设有呈阵列排布的通孔，所述聚二甲基硅氧烷基底上表面密封贴附有上电极层，所述聚二甲基硅氧烷基底下表面密封贴附有下电极层；所述通孔容纳腔内储存有离子液体；所述上电极层、下电极层均为含银电极线的聚二甲基硅氧烷薄膜，所述上电极层、下电极层的银电极线均与离子液体接触。

根据上述的二维近红外传感阵列，进一步地，所述离子液体为掺杂有碱木质素的离子液体。

根据上述的二维近红外传感阵列，进一步地，所述离子液体中碱木质素的质量分数为0.1％-10％。优选5.0％。

根据上述的二维近红外传感阵列，进一步地，所述离子液体为1-辛基-3-甲基咪唑醋酸盐([OMIm][Ac])、1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐([BMIm][Ac])、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([EMIm][Ac])中的任意一种。

根据上述的二维近红外传感阵列，进一步地，上电极层的银电极线与下电极层的银电极线垂直交错设置。

根据上述的二维近红外传感阵列，进一步地，所述银电极线的厚度为45～60nm，宽度为100μm。

根据上述的二维近红外传感阵列，进一步地，所述银电极线的为0.9cm。

本发明第二部分提供一种第一部分所述的二维近红外传感阵列的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：