專利名稱：電阻型濕敏元件及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種濕敏元件，具體的說，涉及了一種電阻型濕敏元件及其制備方法。
背景技術(shù)：
濕度傳感器興起于20世紀(jì)70年代，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、倉儲保鮮、氣象預(yù)報、國防、環(huán)保、家電、科研及航天等領(lǐng)域有著巨大的市場需求；現(xiàn)有的電阻型濕度傳感器，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選取、感濕元件生產(chǎn)工藝等方面存在不足，在使用時，存在輸出精度不高、濕度適應(yīng)性差的問題。為了解決以上存在的問題，人們一直在尋求一種理想的技術(shù)解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，從而提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、阻值適中、性能優(yōu)異、精度高、適應(yīng)性強(qiáng)的電阻型濕敏元件，還提供了一種電阻型濕敏元件的制備方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種電阻型濕敏元件，它包括濕敏元件基片、設(shè)置在所述濕敏元件基片上的濕敏元件電極以及依次設(shè)置在所述濕敏元件電極上的親水低阻感濕薄膜和疏水高阻感濕薄膜，所述親水低阻感濕薄膜和所述疏水高阻感濕薄膜通過熱交聯(lián)工藝復(fù)合在一起。一種電阻型濕敏元件的制備方法，它包括以下步驟 步驟1、在所述濕敏元件基片上制備所述濕敏元件電極；
取甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨溶液1 3毫升，加入到2 4毫升的無水乙醇中， 攪拌均勻，制得預(yù)聚液1;
向無水無氧的密閉容器中依次加入3-氨丙基三乙氧基硅烷、溴代正丁烷、無水乙醇， 在40 50°C的溫度下，水浴密閉容器，并進(jìn)行磁力攪拌，然后，以60 150毫升/分鐘的流量通入氬氣，反應(yīng)20 30小時后，得到高分子溶液，再將所述高分子溶液倒入過量無水乙醚中，得到白色沉淀物，并將所述白色沉淀物在室溫下真空干燥，得到白色粉料，最后，取所述白色粉料1 3克，溶于3. 5 6. 5毫升的無水乙醇中，制得預(yù)聚液2 ；
步驟2、將所述濕敏元件電極在預(yù)聚液1中提拉鍍膜后，紅外燈下烘1 3小時，再在預(yù)聚液2中提拉鍍膜，然后，在80 100°C的烘箱中，進(jìn)行熱交聯(lián)，保持6 10小時，即得電阻型濕敏元件?；谏鲜?，在步驟1中，在所述濕敏元件基片上采用絲網(wǎng)印刷工藝印刷銀漿導(dǎo)電點(diǎn)和叉指碳電極后，再采用回流焊工藝焊接上Y型引線，以此制備得到所述濕敏元件電極?；谏鲜?，所述濕敏元件基片是氧化鋁陶瓷基片。本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，具體的說，該電阻型濕敏元件是由兩種阻值不同的感濕薄膜復(fù)合而成的，在低濕到高濕的不同濕度下，第一層親水低阻感濕薄膜所采用的材料為氯化銨季銨鹽等諸如此類含有強(qiáng)極性基團(tuán)的高分子材料， 其親水性較強(qiáng)，阻值整體偏低，第二層疏水高阻感濕薄膜所采用的材料為硅烷季銨鹽等含有疏水性基團(tuán)的材料，其疏水性較強(qiáng)，阻值整體偏高，將這兩種阻值不同的感濕薄膜結(jié)合在一起，可得到阻值適中、性能優(yōu)異、精度高、適應(yīng)性強(qiáng)的濕敏元件。該制備方法將現(xiàn)有工藝與新配比的材料結(jié)合在一起，使制備的濕敏元件性能更為穩(wěn)定、一致性強(qiáng)，其具有工藝簡單、 易于實(shí)現(xiàn)、成本低等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是所述電阻型濕敏元件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是所述濕敏元件1的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖表。圖3是所述濕敏元件2的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖表。圖4是所述濕敏元件3的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖表。
具體實(shí)施例方式下面通過具體實(shí)施方式
，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。如圖1所示，一種電阻型濕敏元件，它包括濕敏元件基片1、設(shè)置在所述濕敏元件基片1上的濕敏元件電極以及依次設(shè)置在所述濕敏元件電極上的親水低阻感濕薄膜5和疏水高阻感濕薄膜6，所述親水低阻感濕薄膜5和所述疏水高阻感濕薄膜6通過熱交聯(lián)工藝復(fù)合在一起；所述濕敏元件電極包括有一對叉指碳電極2、一對銀漿導(dǎo)電點(diǎn)3和一對Y型引線 4，所述濕敏元件基片1是氧化鋁陶瓷基片。一種電阻型濕敏元件的制備方法，它包括以下步驟
步驟1、在所述濕敏元件基片1上制備所述濕敏元件電極，具體包括在所述濕敏元件基片1上采用絲網(wǎng)印刷工藝印刷一對銀漿導(dǎo)電點(diǎn)3和一對叉指碳電極2后，再采用回流焊工藝焊接上一對Y型引線4;
取甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨溶液，即取DMC溶液1 3毫升，加入到2 4毫升的無水乙醇中，攪拌均勻，制得預(yù)聚液1 ；
向無水無氧的密閉容器中依次加入3-氨丙基三乙氧基硅烷、溴代正丁烷、無水乙醇， 在40 50°C的溫度下，水浴密閉容器，并進(jìn)行磁力攪拌，然后，以60 150毫升/分鐘的流量通入氬氣，反應(yīng)20 30小時后，得到高分子溶液，再將所述高分子溶液倒入過量無水乙醚中，得到白色沉淀物，并將所述白色沉淀物在室溫下真空干燥，得到白色粉料，最后，取所述白色粉料1 3克，溶于3. 5 6. 5毫升的無水乙醇中，制得預(yù)聚液2 ；
步驟2、將所述濕敏元件電極的一對叉指碳電極2在預(yù)聚液1中提拉鍍膜后，紅外燈下烘1 3小時，再在預(yù)聚液2中提拉鍍膜，然后，在80 100°C的烘箱中，進(jìn)行熱交聯(lián)，保持 6 10小時，即得電阻型濕敏元件。實(shí)驗(yàn)測試采用相同的試驗(yàn)用濕敏元件基片和試驗(yàn)用濕敏元件電極，在相同的條件下，將試驗(yàn)用濕敏元件電極在預(yù)聚液中提拉鍍膜，再在烘箱中進(jìn)行熱交聯(lián)；將試驗(yàn)用濕敏元件電極在預(yù)聚液1中提拉鍍膜、熱交聯(lián)，得到濕敏元件1 ；將試驗(yàn)用濕敏元件電極在預(yù)聚液2中提拉鍍膜、熱交聯(lián)，得到濕敏元件2 ；將試驗(yàn)用濕敏元件電極在預(yù)聚液1中提拉鍍膜后，紅外燈下烘1 3小時，再在預(yù)聚液2中提拉鍍膜、熱交聯(lián)，得到濕敏元件3。將所述濕敏元件1、所述濕敏元件2、所述濕敏元件3，分別放在LiCl、CH3COOK, MgCl2, K2CO3> NaBr, KI、NaCl, KC1、K2S04的飽和鹽溶液內(nèi)，該飽和鹽溶液的濕度值分別為11%RH、23%RH、33%RH、43%RH、59%RH、70%RH、75%RH、85%RH、98%RH ；待所述濕敏元件 1、所述濕
敏元件2、所述濕敏元件3穩(wěn)定后，采用LCR數(shù)字電橋，分別記錄濕敏元件由低濕到高濕的輸出阻值和由高濕到低濕的輸出阻值，即吸濕狀態(tài)下的輸出阻值和脫濕狀態(tài)下的輸出阻值。實(shí)驗(yàn)效果從圖2、圖3和圖4中可知，在不同濕度下，所述濕敏元件1的阻值整體偏小，所述濕敏元件2的阻值整體偏大，而所述濕敏元件3的阻值整體適中，濕度適應(yīng)性強(qiáng)， 性能穩(wěn)定。DMC溶液含有強(qiáng)極性基團(tuán)一NH4CI，吸濕性強(qiáng)，所制備的濕敏元件阻值較??；娃烷季銨鹽中Si—0基團(tuán)不僅僅起到了交聯(lián)的作用，它同時還是一個疏水性基團(tuán)，不易吸水，所制備的濕敏元件阻值較大；將DMC溶液和硅烷季銨鹽結(jié)合所制備的濕敏元件，在低濕時，水汽僅與硅烷季銨鹽作用，表現(xiàn)的是硅烷季銨鹽的性質(zhì)，阻值較大，在高濕時，水汽進(jìn)入DMC 膜層上，表現(xiàn)出DMC溶液的性質(zhì)，阻值較??；長期放置時，DMC溶液吸濕溶脹，離子通道增大， 阻值趨于減小，硅烷季銨鹽吸濕性差，脫附慢，導(dǎo)電離子減少，阻值趨于增大，所以，將兩種薄膜結(jié)合的元件，其阻值的穩(wěn)定性趨于增強(qiáng)。最后應(yīng)當(dāng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制；盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行修改或者對部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種電阻型濕敏元件，包括濕敏元件基片和設(shè)置在所述濕敏元件基片上的濕敏元件電極，其特征在于它還包括依次設(shè)置在所述濕敏元件電極上的親水低阻感濕薄膜和疏水高阻感濕薄膜，所述親水低阻感濕薄膜和所述疏水高阻感濕薄膜通過熱交聯(lián)工藝復(fù)合在一起。
2.權(quán)利要求1所述的電阻型濕敏元件的制備方法，其特征在于，它包括以下步驟步驟 1、在所述濕敏元件基片上制備所述濕敏元件電極；取甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨溶液 1 3毫升，加入到2 4毫升的無水乙醇中，攪拌均勻，制得預(yù)聚液1 ；向無水無氧的密閉容器中依次加入3-氨丙基三乙氧基硅烷、溴代正丁烷、無水乙醇，在40 50°C的溫度下， 水浴密閉容器，并進(jìn)行磁力攪拌，然后，以60 150毫升/分鐘的流量通入氬氣，反應(yīng)20 30小時后，得到高分子溶液，再將所述高分子溶液倒入過量無水乙醚中，得到白色沉淀物， 并將所述白色沉淀物在室溫下真空干燥，得到白色粉料，最后，取所述白色粉料1 3克，溶于3. 5 6. 5毫升的無水乙醇中，制得預(yù)聚液2 ；步驟2、將所述濕敏元件電極在預(yù)聚液1中提拉鍍膜后，紅外燈下烘1 3小時，再在預(yù)聚液2中提拉鍍膜，然后，在80 100°C的烘箱中，進(jìn)行熱交聯(lián)，保持6 10小時，即得電阻型濕敏元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電阻型濕敏元件的制備方法，其特征在于在步驟1中，在所述濕敏元件基片上采用絲網(wǎng)印刷工藝印刷銀漿導(dǎo)電點(diǎn)和叉指碳電極后，再采用回流焊工藝焊接上Y型引線，以此制備得到所述濕敏元件電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電阻型濕敏元件的制備方法，其特征在于所述濕敏元件基片是氧化鋁陶瓷基片。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電阻型濕敏元件及其制備方法，該濕敏元件包括濕敏元件基片、設(shè)置在所述濕敏元件基片上的濕敏元件電極以及依次設(shè)置在所述濕敏元件電極上的親水低阻感濕薄膜和疏水高阻感濕薄膜，所述親水低阻感濕薄膜和所述疏水高阻感濕薄膜通過熱交聯(lián)工藝復(fù)合在一起。該制備方法包括在濕敏元件基片上制備濕敏元件電極；再制備預(yù)聚液1和預(yù)聚液2；再將所述濕敏元件電極在預(yù)聚液1中提拉鍍膜后，紅外燈下烘干，再在預(yù)聚液2中提拉鍍膜，然后進(jìn)行熱交聯(lián)，即得電阻型濕敏元件。該濕敏元件具有結(jié)構(gòu)簡單、阻值適中、性能優(yōu)異、精度高、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，該制備方法具有工藝簡單、易于實(shí)現(xiàn)、成本低優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01N27/12GK102565146SQ20111044321
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者張利霞, 張小水, 王向濤, 祁明鋒, 肜建娜 申請人:鄭州煒盛電子科技有限公司