專(zhuān)利名稱：一種氣體傳感器芯片及其制作方法和測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氣體傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于食品或藥品質(zhì)量控制的氣體傳感器芯片結(jié)構(gòu)和測(cè)量系統(tǒng)，以及該氣體傳感器的制作方法。
背景技術(shù)：
傳感器包括門(mén)類(lèi)眾多技術(shù)，而傳感器系統(tǒng)一般包含兩個(gè)方面，第一方面是傳感器的芯片， 它主要包含傳感層。另一方面，就是信號(hào)測(cè)定系統(tǒng)，即通過(guò)測(cè)定電阻、電流、電壓和折射率等某一個(gè)物理量來(lái)給出傳感器芯片的傳感層與目標(biāo)物質(zhì)間相互作用的大小后，提供判讀的依據(jù)。隨著人們生活水平的提高與科學(xué)的發(fā)展，傳感器與我們的生活聯(lián)系越來(lái)越緊密。隨著檢體數(shù)量的增加，利用傳感器時(shí)芯片的成本就成為一個(gè)需要考量的十分重要的因素。傳統(tǒng)的氣體傳感器芯片生產(chǎn)過(guò)程中，往往需要手工的加入，這就導(dǎo)致傳感器的生產(chǎn)效率與成本很難滿足需求。例如，對(duì)食物與藥品等產(chǎn)品的質(zhì)量控制，需要對(duì)每一個(gè)包裝進(jìn)行監(jiān)控。這類(lèi)傳感器需要體積小、制備過(guò)程簡(jiǎn)單、可大規(guī)模集中制備和成本低廉，而且這類(lèi)傳感器最好是制備在柔性襯底上。例如日本專(zhuān)利(2010272831A)中的制備方式是以利用以蒸發(fā)的方式在柔性襯底上制備薄膜。韓國(guó)專(zhuān)利(KR2010065518-A)中的制備方式在金屬薄膜電極上制備氧化物薄膜的傳感層。這兩種制備柔性氣體傳感器的方式制備效率比較低，很難大面積的連續(xù)生產(chǎn)。另一方面，關(guān)于食品與藥品的鮮度或氧氣的標(biāo)簽類(lèi)的專(zhuān)利雖然有報(bào)道，但是要么是利用顏色的變化(如專(zhuān)利GB2469100-A)，要么是利用光學(xué)檢測(cè)的方法(如W02010084010-A1)。前者是加工過(guò)程和活性層的活性的保存比較困難，而后者則需要一些比較昂貴的光學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
為解決以上問(wèn)題，本發(fā)明提供一種氣體傳感器芯片及其制作方法，利用凹版印刷技術(shù)可以提高氣體傳感器芯片的生產(chǎn)效率，簡(jiǎn)化制作過(guò)程。配合相應(yīng)的氣體傳感器系統(tǒng)裝置，可以提高監(jiān)測(cè)效率。這種氣體傳感器芯片，包括柔性襯底，還包括設(shè)于該柔性襯底上的一對(duì)柔性電極對(duì)和傳感層；所述的傳感層設(shè)于所述的柔性電極對(duì)之間。其中，所述的氣體傳感器芯片還包括設(shè)于所述傳感層表面的保護(hù)膜，保護(hù)膜是為了保護(hù)傳感層的感度與活性。所述的柔性襯底制作材料為聚酰亞胺、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯或聚對(duì)萘二甲酸乙二醇酯中的一種；所述的一對(duì)柔性電極對(duì)的制作材料為PED0T:PSS、Ag、Cu、碳納米管或石墨烯中的一種。所述的傳感層包括含P型摻雜材料的有機(jī)聚噻吩層。所述P型摻雜材料采用NOPF6、碘單質(zhì)和三氯化鐵中的一種，通過(guò)摻雜材料來(lái)降低傳感層的電阻值，達(dá)到適合電流監(jiān)控的范圍。這種氣體傳感器芯片中的柔性電極、傳感層通過(guò)凹版印刷方法制作的，這種方法可實(shí)現(xiàn)大面積工業(yè)制作，代替了人工制作的工序。本發(fā)明還提供氣體傳感器芯片的制作方法，包括如下步驟
1、用激光雕刻出柔性電極對(duì)和傳感層形狀的凹版；
2、配制印刷用的墨水；
壓印開(kāi)始前需要準(zhǔn)備好印刷材料，這些印刷材料包括
用于制作所述柔性電極對(duì)的PED0T:PSS墨水，濃度為I. 3-1. 7% ；
用于制作所述傳感層的有機(jī)聚噻吩墨水，濃度為5-10 mg/ml ；
3、在凹版打印機(jī)上安裝步驟I所述的凹版，然后利用凹版印刷法在印版上印制出柔性電極對(duì)和傳感層；
4、在所述傳感層上壓封保護(hù)膜。其中，所述的傳感層包括含P型摻雜材料的有機(jī)聚噻吩層；所述的保護(hù)膜是一層PVC薄膜。保護(hù)膜用于保證傳感層的感度與活性。以及用于制作所述傳感層中P型摻雜材料的5-10mg碘單質(zhì)、濃度為15-20 mg/mlNOPF6或濃度為10-20 mg/ml三氯化鐵中的一種。根據(jù)各種材料的特性和器件需要調(diào)整其印刷材料的濃度，使其穩(wěn)定印制成所需的傳感器部件。為了加快從凹版印制出的印刷材料固化，所述步驟3中還可以使用紅外線燈進(jìn)行烘干操作。所述步驟3中還使用紅外線燈進(jìn)行烘干操作，用于將碘單質(zhì)摻雜到固化的有機(jī)聚噻吩層中制作傳感層。本發(fā)明還提供這種氣體傳感器芯片的測(cè)量系統(tǒng)，包括氣體傳感器芯片、串聯(lián)于測(cè)量電路中的電壓源、報(bào)警電路、電流表及測(cè)量電極對(duì)；所述的測(cè)量電極對(duì)與氣體傳感器芯片上的柔性電極對(duì)連接。這種系統(tǒng)可以根據(jù)傳感層電阻值的變化而觸發(fā)報(bào)警電路發(fā)出報(bào)警聲音，提示檢測(cè)結(jié)果。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于以下幾個(gè)方面
第一、利用凹版印刷方法，可大幅度提升傳感器的生產(chǎn)效率，降低傳感器芯片的成本。第二、 加工生成的氣體傳感器的傳感層由P型摻雜后的有機(jī)聚合噻吩構(gòu)成，以傳感層的電阻變化作為鑒定的依據(jù)。第三、在柔性基底上印刷氣體傳感器，而傳感器的各層也由柔性材質(zhì)制備，傳感器芯片本身是柔性的，可在食品或藥品等包裝材料的表面印刷，既不會(huì)影響產(chǎn)品的本質(zhì)，又可以起到監(jiān)測(cè)的作用。


圖I是氣體傳感器芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是氣體傳感器芯片的制備過(guò)程的示意圖。圖3是氣體傳感器芯片保護(hù)膜制備過(guò)程的示意圖。圖4是氣體傳感器芯片測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明I.柔性基板；2.電極；3.傳感層；4.封裝層；5.電壓源；6.電流；7.測(cè)量電極；8.報(bào)警電路。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明。如圖I所示，這種氣體傳感器芯片P包括柔性襯底1，及設(shè)于該柔性襯底I上的柔性電極對(duì)2和傳感層3 ;該傳感層3設(shè)于柔性電極對(duì)2之間,在傳感層3的表面還設(shè)有一層保護(hù)膜4。其中,傳感層3是一層含P型摻雜材料的有機(jī)聚噻吩層。這種氣體傳感器芯片P的制作方法,步驟如下
首先，用激光在三塊凹版上分別雕刻出用于印刷柔性電極對(duì)2、傳感層3的凹槽大小形狀及合適的深度，由于傳感層3包含兩種材料，分兩次印刷，因此需要為傳感器3印刷準(zhǔn)備兩個(gè)凹版。將制作好的凹版(圖中未示出)分別裝在三個(gè)滾筒上。如圖2所示，A、B、C分別代表用于印刷一對(duì)柔性電極對(duì)2、傳感層3中的有機(jī)聚合噻吩層和印刷摻雜材料進(jìn)行P型摻雜操作的三個(gè)印刷滾筒。襯底的移動(dòng)方向是由A向C的方向。然后，配制和調(diào)整各種印刷材料物理性質(zhì)。需要配制的印刷材料共有三種，行業(yè)中可將印刷材料稱為“墨水”。這三種墨水及其配制方法分別是(I)將化合物PED0T:PSS (聚3，4-乙撐二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸)溶于水中，調(diào)節(jié)濃度為I. 3-1. 7%制成柔性電極對(duì)2印制材料；(2)將有機(jī)聚噻吩聚合物溶于氯仿中，調(diào)節(jié)濃度為5-10 mg/ml有機(jī)聚噻吩墨水；
(3)配制濃度為15-20 mg/ml的NOPF6/乙腈墨水、或濃度為10-20 mg/ml的三氯化鐵/乙腈墨水、或取5-10mg碘單質(zhì)中的一種作為P型摻雜材料,配合上述方法(2)中配制出的墨水為制作傳感器3準(zhǔn)備。配制好各種印刷材料的墨水后，將各種墨水分別充填到對(duì)應(yīng)的凹版的凹槽當(dāng)中，刮除非印刷面積上的多余墨水，準(zhǔn)備進(jìn)入印刷程序。本發(fā)明中采用的柔性襯底I為聚酰亞胺材料，將柔性襯底I裁剪成適當(dāng)?shù)男螤畲笮『?，平整固定于凹版印刷機(jī)上，作為印版。如圖2所示，裝設(shè)有凹版的壓印滾筒A、B、C在上，印版滾筒a、b、c在下，采用圓壓圓的印刷方式，壓印滾筒A、B、C帶動(dòng)凹版配合印版滾筒a、b、c以順時(shí)針的方向在柔性襯底I上滾動(dòng)，留存于凹版凹槽內(nèi)的各種印刷材料墨水，在轉(zhuǎn)到滾筒相切處時(shí)依次轉(zhuǎn)移到通過(guò)該處的印版上，印出傳感器芯片P的各個(gè)部件。結(jié)合圖2所示，首先利用壓印滾筒A印刷出柔性電極對(duì)2，這個(gè)柔性電極對(duì)2分為兩個(gè)獨(dú)立的電極構(gòu)成。接著利用壓印滾筒B在柔性電極對(duì)2之間印制傳感層3的有機(jī)聚噻吩墨水；接著送入壓印滾筒C中，將P型摻雜材料NOPF6或三氯化鐵印刷在已形成的有機(jī)聚合噻吩層的表面，通過(guò)摻雜材料滲入有機(jī)聚合噻吩層而得到最終有活性的傳感層3。在一些實(shí)施例中，也可以使用氣相摻雜的方法實(shí)現(xiàn)碘的P型摻雜。其中，每種印刷材料在完成上一步的印制后、進(jìn)入下一工序之前都經(jīng)過(guò)一個(gè)紅外線燈5烘干工序，以便加快溶劑的揮發(fā)和材料固化。紅外線燈5加熱溫度一般控制在150-200°C，一段時(shí)間后，待墨水固化，本發(fā)明的傳感器芯片P初步完成。為保證傳感層3的感度與活性，需要對(duì)該傳感器芯片P的傳感層3進(jìn)行封裝保護(hù)。本實(shí)施例中采用由另一個(gè)沒(méi)有凹版裝載的滾筒D將PVC材料用壓膜方法在傳感器芯片P上方壓封一層保護(hù)膜4，以完成整個(gè)氣體傳感器芯片P的制作，參見(jiàn)圖3所示。這層保護(hù)膜4在可以在需要測(cè)定氣體傳感器芯片P信號(hào)前去除。制作完成的氣體傳感器芯片P可根據(jù)需要同時(shí)多個(gè)制作在同一襯底上，經(jīng)過(guò)最后對(duì)柔性襯底I的裁剪，制作成所需產(chǎn)品。本發(fā)明中為更好地應(yīng)用該氣體傳感器芯片P，設(shè)置了一種氣體傳感器芯片測(cè)量系統(tǒng)Q，如圖4所示。這種測(cè)量系統(tǒng)Q包括氣體傳感器芯片P、串聯(lián)于測(cè)量電路中的電壓源9、報(bào)警電路8及測(cè)量電極對(duì)11 ;其中測(cè)量電極對(duì)11與氣體傳感器芯片P上的柔性電極對(duì)2連接。為更客觀地顯示傳感層3的電阻值變化，測(cè)量系統(tǒng)中還包括一個(gè)電流表10。由于傳感器芯片P的整體尺寸較小，利用凹版印刷可以在一定的尺寸范圍內(nèi)可印刷兩個(gè)或多個(gè)傳感器芯片P。產(chǎn)品檢測(cè)時(shí)，如果初始狀態(tài)的電流表示數(shù)較大，則傳感層的電阻很小，說(shuō)明傳感層3的P型摻雜的效果好，檢測(cè)后所得的結(jié)果可信；如果在初始狀態(tài)的電流表10示數(shù)值較小，則傳感層3的初始電阻很大，則說(shuō)明此傳感層3的性質(zhì)已經(jīng)發(fā)生改變或封裝保護(hù)膜4漏氣。所得結(jié)果需要二次鑒定。二次鑒定是指利用額外的初始電阻小的芯片重新進(jìn)行分析操作。下面將結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本測(cè)量系統(tǒng) 做詳細(xì)敘述。實(shí)施例I
測(cè)試食品鮮度用的傳感器芯片P
食品安全是關(guān)系國(guó)計(jì)民生的大事，在食物腐敗前食用食品是最安全的消費(fèi)方式。由于食物中含有許多的氨基酸和蛋白質(zhì)，當(dāng)食物腐敗時(shí)會(huì)散發(fā)出氨氣，對(duì)氨氣的檢測(cè)也是檢測(cè)食物鮮度的比較簡(jiǎn)單的方法。現(xiàn)代的食品供應(yīng)方式一般是將食品裝入塑料薄膜中供應(yīng)。其中，本實(shí)施例的柔性襯底I制作材料為聚酰亞胺(PI )，按上述方法用I. 3%的PEDOT墨水制作柔性電極對(duì)2,采用濃度為5 mg/ml有機(jī)聚噻吩,與濃度為15 mg/ml的P型摻雜材料NOPF6制作成傳感層3，然后按照本發(fā)明的氣體傳感器芯片P的制作方法，依次將各個(gè)器件印刷在柔性襯底I的表面，獲得這種可根據(jù)測(cè)定氨氣來(lái)判斷食品鮮度的氣體傳感器芯片P，當(dāng)要對(duì)食品的鮮度有疑問(wèn)時(shí)，揭掉氣體傳感器芯片P的保護(hù)膜4，并利用測(cè)量電極對(duì)11放置在氣體傳感器芯片P的柔性電極對(duì)2上。如果食物散發(fā)出氨氣，氨氣將和氣體傳感器芯片P的傳感層3發(fā)生作用，增加傳感層3的電阻，這使得電路中電流降低，觸發(fā)報(bào)警電路8工作，發(fā)出報(bào)警音。實(shí)施例2
測(cè)試食品鮮度用的傳感器芯片P
本實(shí)施例的柔性襯底I制作材料為聚酰亞胺(PI)，按上述方法用I. 5%的PED0T:PSS墨水制作柔性電極對(duì)2,采用濃度為8 mg/ml有機(jī)聚噻吩,與濃度為18 mg/ml的P型摻雜材料NOPF6制作成傳感層3，然后按照本發(fā)明的氣體傳感器芯片P的制作方法，依次將各個(gè)器件印刷在柔性襯底I的表面，獲得可根據(jù)測(cè)定氨氣來(lái)判斷食品鮮度的氣體傳感器芯片P，當(dāng)要對(duì)食品的鮮度有疑問(wèn)時(shí)，揭掉氣體傳感器芯片P的保護(hù)膜4，并利用測(cè)量電極對(duì)11放置在氣體傳感器芯片P的柔性電極對(duì)2上。如果食物散發(fā)出氨氣，氨氣將和氣體傳感器芯片P的傳感層3發(fā)生作用，增加傳感層3的電阻，這使得電路中電流降低，觸發(fā)報(bào)警電路8工作，發(fā)出報(bào)警音。實(shí)施例3
本實(shí)施例的柔性襯底I制作材料為聚酰亞胺(PI)，按上述方法用I. 7%的PED0T:PSS墨水制作柔性電極對(duì)2,采用濃度為10 mg/ml有機(jī)聚噻吩,與濃度為20 mg/ml的P型摻雜材料NOPF6制作成傳感層3，然后按照本發(fā)明的氣體傳感器芯片P的制作方法，依次將各個(gè)器件印刷在柔性襯底I的表面，獲得可根據(jù)測(cè)定氨氣來(lái)判斷食品鮮度的氣體傳感器芯片P，當(dāng)要對(duì)食品的鮮度有疑問(wèn)時(shí)，揭掉氣體傳感器芯片P的保護(hù)膜4，并利用測(cè)量電極對(duì)11放置在氣體傳感器芯片P的柔性電極對(duì)2上。如果食物散發(fā)出氨氣，氨氣將和氣體傳感器芯片P的傳感層3發(fā)生作用，增加傳感層3的電阻，這使得電路中電流降低，觸發(fā)報(bào)警電路8工作，發(fā)出報(bào)警音。實(shí)施例4
測(cè)試食品鮮度用的傳感器芯片P
本實(shí)施例的柔性襯底I制作材料為聚酰亞胺(PI)，按上述方法用I. 5%的PED0T:PSS墨水制作柔性電極對(duì)2,采用濃度為8 mg/ml有機(jī)聚噻吩,與濃度為10 mg/ml的P型摻雜材料FeCl3制作成傳感層3，然后按照本發(fā)明的氣體傳感器芯片P的制作方法，依次將各個(gè)器件印刷在柔性襯底I的表面，獲得可根據(jù)測(cè)定氨氣來(lái)判斷食品鮮度的氣體傳感器芯片P，當(dāng)要對(duì)食品的鮮度有疑問(wèn)時(shí)，揭掉氣體傳感器芯片P的保護(hù)膜4，并利用測(cè)量電極對(duì)11放置在氣體傳感器芯片P的柔性電極對(duì)2上。如果食物散發(fā)出氨氣，氨氣將和氣體傳感器芯片P的傳感層3發(fā)生作用，增加傳感層3的電阻，這使得電路中電流降低，觸發(fā)報(bào)警電路8工作，發(fā)出報(bào)警音。實(shí)施例5
本實(shí)施例聚對(duì)萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，按上述方法用I. 5%的PED0T:PSS墨水制作柔性電極對(duì)2，采用濃度為8 mg/ml有機(jī)聚噻吩，與濃度為15 mg/ml的P型摻雜材料FeCl3制作成傳感層3，然后按照本發(fā)明的氣體傳感器芯片P的制作方法，依次將各個(gè)器件印刷在柔性襯底I的表面，獲得可根據(jù)測(cè)定氨氣來(lái)判斷食品鮮度的氣體傳感器芯片P，當(dāng)要對(duì)食品的鮮度有疑問(wèn)時(shí)，揭掉氣體傳感器芯片P的保護(hù)膜4，并利用測(cè)量電極對(duì)11放置在氣體傳感器芯片P的柔性電極對(duì)2上。如果食物散發(fā)出氨氣，氨氣將和氣體傳感器芯片P的傳感層3發(fā)生作用，增加傳感層3的電阻，這使得電路中電流降低，觸發(fā)報(bào)警電路8工作，發(fā)出報(bào)警音 實(shí)施例6
本實(shí)施例聚對(duì)萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，按上述方法用I. 5%的PED0T:PSS墨水制作柔性電極對(duì)2，采用濃度為8 mg/ml有機(jī)聚噻吩，與濃度為20 mg/ml的P型摻雜材料FeCl3制作成傳感層3，然后按照本發(fā)明的氣體傳感器芯片P的制作方法，依次將各個(gè)器件印刷在柔性襯底I的表面，獲得可根據(jù)測(cè)定氨氣來(lái)判斷食品鮮度的氣體傳感器芯片P，當(dāng)要對(duì)食品的鮮度有疑問(wèn)時(shí)，揭掉氣體傳感器芯片P的保護(hù)膜4，并利用測(cè)量電極對(duì)11放置在氣體傳感器芯片P的柔性電極對(duì)2上。如果食物散發(fā)出氨氣，氨氣將和氣體傳感器芯片P的傳感層3發(fā)生作用，增加傳感層3的電阻，這使得電路中電流降低，觸發(fā)報(bào)警電路8工作，發(fā)出報(bào)警
曰 實(shí)施例7
藥品質(zhì)量監(jiān)控的傳感器芯片P制作
藥品是用于治療疾病或減輕病痛的一類(lèi)有特定功能的物質(zhì)，如果它的主要成分發(fā)生了變化，它會(huì)給人類(lèi)的健康帶來(lái)很大的危害。因此，監(jiān)控藥品的成分或儲(chǔ)存環(huán)境是很重要的事情。當(dāng)藥品由于過(guò)期或儲(chǔ)存條件不當(dāng)時(shí)，很容易發(fā)生變質(zhì)而產(chǎn)生如乙醇?xì)怏w、乙酸氣體、甲醛等多種特殊的氣體?？梢越⒁粋€(gè)可測(cè)定多種氣體的氣體傳感器芯片P。本實(shí)施例的柔性襯底I為聚對(duì)萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，按上述方法用I. 5%的PED0T:PSS墨水制作柔性電極對(duì)2，采用濃度為8 mg/ml有機(jī)聚噻吩，與P型摻雜材料碘單質(zhì)制成傳感層3。該步驟中由于使用碘單質(zhì)，故圖2中的虛線部分的步驟改為氣相摻雜操作。先在一密閉環(huán)境中放入IOmg的碘單質(zhì)，加熱使碘升華為碘蒸汽。在印刷得到有機(jī)聚合物噻吩層后，傳感器芯片P整體被封入一個(gè)由碘蒸汽構(gòu)成的密閉環(huán)境中，利用碘蒸汽對(duì)有機(jī)聚合物噻吩層進(jìn)行摻雜5-10分鐘，以制作成傳感層3，然后按照本發(fā)明的氣體傳感器芯片P的制作方法，獲得這種氣體傳感器芯片P。一般的藥品 瓶有兩層蓋子，內(nèi)瓶蓋作用是主要密封瓶?jī)?nèi)氣氛。這種芯片P可以被印刷在藥物內(nèi)瓶蓋的表面。當(dāng)對(duì)藥品的質(zhì)量發(fā)生疑問(wèn)時(shí)，打開(kāi)內(nèi)瓶蓋并迅速地揭掉保護(hù)層4后，再關(guān)閉內(nèi)瓶蓋，讓內(nèi)部氣體與傳感層3發(fā)生作用。30秒到I分鐘后，再打開(kāi)內(nèi)瓶蓋并將傳感器接入測(cè)量電路?？梢酝ㄟ^(guò)傳感層3的電阻，測(cè)定藥瓶?jī)?nèi)部是否有可以與藥品變質(zhì)相聯(lián)系的氣體分子的濃度。當(dāng)傳感層3表面有高濃度的變質(zhì)氣體吸附時(shí)，傳感層3的電阻將變得很大，檢測(cè)電路的電流會(huì)很小，從而促使報(bào)警電路8工作，發(fā)出報(bào)警聲以避免誤食變質(zhì)的藥品。實(shí)施例8
藥品質(zhì)量監(jiān)控的傳感器芯片P
本實(shí)施例的柔性襯底I為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)，按上述方法用I. 5%的PEDOT:PSS墨水制作柔性電極對(duì)2，采用濃度為6 mg/ml有機(jī)聚噻吩，與P型摻雜材料碘單質(zhì)制成傳感層3。該步驟中由于使用碘單質(zhì)，故圖2中的虛線部分的步驟改為氣相摻雜操作。先在一密閉環(huán)境中放入5mg的碘單質(zhì)，加熱使碘升華為碘蒸汽。在印刷得到有機(jī)聚合物噻吩層后，傳感器芯片P整體被封入一個(gè)由碘蒸汽構(gòu)成的密閉環(huán)境中，利用碘蒸汽對(duì)有機(jī)聚合物噻吩層進(jìn)行摻雜，以制作成傳感層3，然后按照本發(fā)明的氣體傳感器芯片P的制作方法，獲得這種氣體傳感器芯片P。一般的藥品瓶有兩層蓋子，內(nèi)瓶蓋作用是主要密封瓶?jī)?nèi)氣氛。這種芯片P可以被印刷在藥物內(nèi)瓶蓋的表面。當(dāng)對(duì)藥品的質(zhì)量發(fā)生疑問(wèn)時(shí)，打開(kāi)內(nèi)瓶蓋并迅速地揭掉保護(hù)層4后，再關(guān)閉內(nèi)瓶蓋，讓內(nèi)部氣體與傳感層3發(fā)生作用。采用和實(shí)施例7同樣的方法用氣體傳感器芯片的測(cè)量系統(tǒng)Q實(shí)施檢測(cè)操作。實(shí)施例9
藥品質(zhì)量監(jiān)控的傳感器芯片P
本實(shí)施例的柔性襯底I為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)，按上述方法用I. 5%的PEDOT:PSS墨水制作柔性電極對(duì)2，采用濃度為9 mg/ml有機(jī)聚噻吩，與P型摻雜材料碘單質(zhì)制成傳感層3。該步驟中由于使用碘單質(zhì)，故圖2中的虛線部分的步驟改為氣相摻雜操作。先在一個(gè)密閉環(huán)境中放入8mg的碘單質(zhì)，加熱使碘升華為碘蒸汽。在印刷得到有機(jī)聚合物噻吩層后，傳感器芯片P整體被封入一個(gè)由碘蒸汽構(gòu)成的密閉環(huán)境中，利用碘蒸汽對(duì)有機(jī)聚合物噻吩層進(jìn)行摻雜，以制作成傳感層3，然后按照本發(fā)明的氣體傳感器芯片P的制作方法，獲得這種氣體傳感器芯片P。一般的藥品瓶有兩層蓋子，內(nèi)瓶蓋作用是主要密封瓶?jī)?nèi)氣氛。這種芯片P可以被印刷在藥物內(nèi)瓶蓋的表面。當(dāng)對(duì)藥品的質(zhì)量發(fā)生疑問(wèn)時(shí)，打開(kāi)內(nèi)瓶蓋并迅速地揭掉保護(hù)層4后，再關(guān)閉內(nèi)瓶蓋，讓內(nèi)部氣體與傳感層3發(fā)生作用。采用和實(shí)施例7同樣的方法用氣體傳感器芯片的測(cè)量系統(tǒng)Q實(shí)施檢測(cè)操作。在其他的實(shí)施例中，柔性電極對(duì)2的制作材料還可以是Ag、Cu、碳納米管、石墨烯。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變，修飾，替代，組合，簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方 式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種氣體傳感器芯片(P)，包括柔性襯底(I)，其特征在于還包括設(shè)于該柔性襯底 I)上的一對(duì)柔性電極對(duì)(2)和傳感層(3);所述的傳感層(3)設(shè)于所述的柔性電極對(duì)(2)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣體傳感器芯片(P)，其特征在于所述的氣體傳感器芯片 P)還包括設(shè)于所述傳感層(3)表面的保護(hù)膜(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣體傳感器芯片(P)，其特征在于所述的柔性襯底(I)制作材料為聚酰亞胺、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯或聚對(duì)萘二甲酸乙二醇酯中的一種；所述的一對(duì)柔性電極對(duì)(2)的制作材料為PEDOT:PSS、Ag、Cu、碳納米管或石墨烯中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣體傳感器芯片(P)，其特征在于所述的傳感層(3)是含P型摻雜材料的有機(jī)聚噻吩層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣體傳感器芯片(P)，其特征在于所述P型摻雜材料采用NOPF6、碘單質(zhì)或三氯化鐵中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求I和2所述的氣體傳感器芯片(P)，其特征在于所述柔性電極(2)、傳感層(3)均通過(guò)凹版印刷方法制作的。
7.一種氣體傳感器芯片(P)的制作方法，其特征在于包括如下步驟，①、用激光雕刻出柔性電極對(duì)(2)和傳感層(3)形狀的凹版；②、配制印刷材料；③、在凹版打印機(jī)上安裝步驟①所述的凹版，然后利用凹版印刷法在印版上印制出柔性電極對(duì)(2)和傳感層(3);④、在所述傳感層(3)上壓封保護(hù)膜(4 )。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣體傳感器芯片(P)的制作方法，其特征在于所述的傳感層(3)包括含P型摻雜材料的有機(jī)聚噻吩層；所述的保護(hù)膜(4)是一層PVC薄膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣體傳感器芯片(P)的制作方法，其特征在于所述的印刷材料包括，用于制作所述柔性電極對(duì)(2)的PED0T:PSS墨水，濃度為I. 3-1. 7% ；用于制作所述傳感層(3)的有機(jī)聚噻吩墨水，濃度為5-10 mg/ml ；以及用于制作所述傳感層(3)中P型摻雜材料的5-10mg碘單質(zhì)、濃度為15-20 mg/mlNOPF6或濃度為10-20 mg/ml三氯化鐵中的一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣體傳感器芯片(P)的制作方法，其特征在于所述步驟③中還使用紅外線燈進(jìn)行烘干操作。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣體傳感器芯片(P)的制作方法，其特征在于所述步驟③中還使用氣相摻雜操作。
12.—種氣體傳感器芯片測(cè)量系統(tǒng)(Q)，其特征在于包括氣體傳感器芯片(P)、串聯(lián)于測(cè)量電路中的電壓源(9)、報(bào)警電路(8)、電流表(10)及測(cè)量電極對(duì)(11);所述的測(cè)量電極對(duì)(11)與氣體傳感器芯片(P)I的柔性電極對(duì)(2 )連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氣體傳感器芯片(P)及其測(cè)量系統(tǒng)(Q)，以及該氣體傳感器芯片(P)的制作方法。這種氣體傳感器芯片(P)是一種應(yīng)用于食品與藥品等領(lǐng)域的新鮮程度初步定性的傳感器。它包括柔性襯底(1)，及設(shè)于該柔性襯底(1)上的柔性電極對(duì)(2)和傳感層(3)，所述的傳感層(3)設(shè)于所述的柔性電極對(duì)(2)之間。為了更好地應(yīng)用本技術(shù)發(fā)明，提供一種測(cè)量系統(tǒng)(Q)，包括氣體傳感器芯片(P)、串聯(lián)于測(cè)量電路中的電壓源(9)、報(bào)警電路(8)、電流表(10)及測(cè)量電極對(duì)(11)；所述的測(cè)量電極對(duì)(11)與氣體傳感器芯片(P)上的柔性電極對(duì)(2)連接。本發(fā)明大大提高氣體傳感器芯片(P)的生產(chǎn)效率，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。
文檔編號(hào)G01N27/26GK102636525SQ20121008216
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月26日
發(fā)明者李巖, 潘革波 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所