通孔，而柔性基板I由LCP制成，LCP在眾多柔性材料中具有優(yōu)異的低吸濕性，對第一氧化石墨烯層起到了很好的保護(hù)作用且第一氧化石墨烯層3底面完全被下金屬電極2掩蓋住，二者很好的連接在一起；第一氧化石墨烯層3頂面則被第一金屬電極4完全掩蓋住，并且第一氧化石墨烯層3分別與第一金屬電極4很好的連接在一起。這樣的結(jié)構(gòu)中，第一氧化石墨烯層3完全地被保護(hù)了起來，避免第一氧化石墨烯層3與外界環(huán)境中的濕氣接觸，起到了一個(gè)自封裝的作用，從而使得溫度敏感電容在工作時(shí)只受溫度作用，不受環(huán)境中的濕氣影響，這大大提高了溫度傳感器的精度與可靠性。同時(shí)由于濕度傳感器的濕度敏感電容受到溫度與濕度的交叉影響，但溫度傳感器的溫度敏感電容只受溫度作用，所以溫度傳感器的溫度敏感電容可以起到補(bǔ)償濕度敏感電容的濕度輸出，從而提高濕度傳感器的精度與可靠性。
[0022]作為優(yōu)選方案，所述的第一金屬電極4延伸到第一氧化石墨烯層3的上方，第二金屬電極5覆蓋在柔性基板I的上方。第一氧化石墨烯層3通過第一金屬電極4和第二氧化石墨稀層6連接。第二金屬電極5與第二氧化石墨稀層6連接。第二金屬電極5與第一氧化石墨稀層3不連接。第二氧化石墨稀層6與第一氧化石墨稀層3不連接。
[0023]作為優(yōu)選方案，所述的第一金屬電極4的頂面和第二金屬電極5的頂面分別設(shè)有引線連接區(qū)，第二氧化石墨烯層6位于引線連接區(qū)的外側(cè)。第二氧化石墨烯層6覆蓋更多的面積，使得其與空氣接觸的面積更大，其介電常數(shù)變化更大，進(jìn)而提高濕度傳感器的靈敏度。
[0024]作為優(yōu)選，本實(shí)施例中的柔性基板I為LCP制成。液晶高分子聚合物(文中簡稱LCP)是一種由剛性分子鏈構(gòu)成的、在一定物理?xiàng)l件下既有液體的流動(dòng)性又有晶體的物理性能各向異性(此狀態(tài)稱為液晶態(tài))的高分子物質(zhì)。LCP具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，例如損耗小、成本低、使用頻率范圍大、強(qiáng)度高、重量輕、耐熱性和阻燃性強(qiáng)、線膨脹系數(shù)小、低吸濕性、耐腐蝕性和耐輻射性能好、CP薄膜的成型溫度低，具有可彎曲性和可折疊性的優(yōu)良成型加工性能，可用于各種帶弧形和彎曲等復(fù)雜形狀的制品。這完全滿足了柔性溫濕度傳感器對材料的要求。柔性基板I上的通孔通過激光打孔制成。
[0025]一種基于氧化石墨烯的柔性集成溫濕度傳感器及其制備方法，該制備方法包括以下步驟:
第一步:對柔性基板I進(jìn)行激光打孔，形成通孔結(jié)構(gòu)；
第二步:利用層壓法將柔性基板I與金屬箔粘合，金屬箔為下金屬電極2 ;
第三步:在柔性基板I上旋涂一層氧化石墨烯層，氧化石墨烯層填充柔性基板的通孔形成第一氧化石墨烯層3，即溫度傳感器的溫度敏感元件；
第四步:在柔性基板的上表面涂上光刻膠層7 ;
第五步:在柔性基板1、第一氧化石墨烯層3和光刻膠層7上表面濺射一金屬層8 ; 第六步:去除光刻膠層7以及位于其上的金屬層，形成第一金屬電極4和第二金屬電極
5 ；
第七步:在第一金屬電極4上表面的一端和第二金屬電極5上表面的一端分別貼上膠布9 ；
第八步:在第一金屬電極4、第二金屬電極5和膠布9上旋涂氧化石墨烯薄膜10 ;第九步:撕去膠布9以及位于其上的氧化石墨烯薄膜10，露出第一金屬電極4的端部和第二金屬電極5的端部，余下的氧化石墨稀薄膜10形成第二氧化石墨稀層6，制成傳感器。
[0026]本發(fā)明實(shí)施例采用有機(jī)柔性材料LCP作為集成傳感器的中間基板，利用LCP基板I通孔中的第一氧化石墨烯層3作為溫度敏感電容，當(dāng)溫度從下金屬電極2傳到第一氧化石墨烯層3，第一氧化石墨烯層3的電容發(fā)生相應(yīng)的變化，繼而從第一金屬電極4和下金屬電極2將電容變化輸出，達(dá)到測出物體表面溫度值的目的。當(dāng)表面的第二氧化石墨烯層6吸收空氣中的水蒸氣時(shí)，導(dǎo)致其介電常數(shù)發(fā)生變化，繼而電容值也會發(fā)生相應(yīng)的變化通過第一金屬電極4和第二金屬電極5輸出，測出未補(bǔ)償?shù)耐庠诃h(huán)境濕度，然后利用溫度測量結(jié)果對濕度輸出進(jìn)行溫度補(bǔ)償，獲得準(zhǔn)確的濕度測量結(jié)果。
[0027]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述具體實(shí)施例的限制，上述具體實(shí)施例和說明書中的描述只是為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)的范圍由權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于氧化石墨烯的柔性集成溫濕度傳感器，其特征在于，該傳感器包括柔性基板(I)、下金屬電極(2)、第一氧化石墨烯層(3)、第一金屬電極(4)、第二金屬電極(5)和第二氧化石墨稀層(6)； 柔性基板(I)固定連接在下金屬電極(2)的上表面，柔性基板(I)中設(shè)有通孔；第一氧化石墨烯層(3 )位于柔性基板(I)的通孔中，且第一氧化石墨烯層(3 )充滿柔性基板(I)的通孔；第一金屬電極(4)和第二金屬電極(5)分別與柔性基板(I)的上表面相連接，第一金屬電極(4)和第二金屬電極(5)之間有間隙，且第一金屬電極(4)覆蓋第一氧化石墨烯層(3 );第二氧化石墨稀層(6 )連接在第一金屬電極(4 )和第二金屬電極(5 )的上表面，且延伸到第一金屬電極(4)和第二金屬電極(5)之間的間隙中，與柔性基板(I)的上表面連接；第一金屬電極(4)和第二金屬電極(5)之間的間隙和柔性基板(I)的通孔錯(cuò)位布設(shè)。2.按照權(quán)利要求1所述的基于氧化石墨烯的柔性集成溫濕度傳感器，其特征在于，所述的第一金屬電極(4)的頂面和第二金屬電極(5)的頂面分別設(shè)有引線連接區(qū)，第二氧化石墨烯層(6)位于引線連接區(qū)的外側(cè)。3.按照權(quán)利要求1或2所述的基于氧化石墨烯的柔性集成溫濕度傳感器，其特征在于，所述的第二氧化石墨烯層(6)覆蓋在第一金屬電極(4)除了引線連接區(qū)以外的整個(gè)頂面，第二氧化石墨烯層(6)覆蓋在第二金屬電極(5)除了引線連接區(qū)以外的整個(gè)頂面。4.按照權(quán)利要求1所述的基于氧化石墨烯的柔性集成溫濕度傳感器，其特征在于，所述的柔性基板(I)采用LCP制成。5.按照權(quán)利要求4所述的基于氧化石墨烯的柔性集成溫濕度傳感器，其特征在于，所述的柔性基板(I)通過激光打孔制成通孔。6.一種權(quán)利要求1所述的基于氧化石墨烯的柔性集成溫濕度傳感器的制備方法，其特征在于，該制備方法包括以下步驟: 第一步:對柔性基板(I)進(jìn)行激光打孔，形成通孔結(jié)構(gòu)； 第二步:利用層壓法將柔性基板(I)與金屬箔粘合，金屬箔為下金屬電極(2); 第三步:在柔性基板(I)上旋涂一層氧化石墨烯層，氧化石墨烯層填充柔性基板(I)的通孔中，形成第一氧化石墨烯層(3); 第四步:在柔性基板的上表面涂上光刻膠層(7); 第五步:在柔性基板(I)、第一氧化石墨烯層(3 )和光刻膠層(7 )上表面濺射一金屬層(8)； 第六步:去除光刻膠層(7 )以及位于光刻膠層(7 )上的金屬層(8 )，形成第一金屬電極(4)和第二金屬電極(5); 第七步:在第一金屬電極(4)上表面的一端和第二金屬電極(5)上表面的一端分別貼上膠布(9)； 第八步:在第一金屬電極(4)、第二金屬電極(5)和膠布(9)上旋涂氧化石墨烯薄膜(10)； 第九步:撕去膠布(9)及位于膠布(9)上的氧化石墨烯薄膜(10)，露出第一金屬電極(4)的端部和第二金屬電極(5)的端部，余下的氧化石墨烯薄膜(10)形成第二氧化石墨烯層(6)，制成傳感器。7.按照權(quán)利要求6所述的基于氧化石墨烯的柔性集成溫濕度傳感器的制備方法，其特 征在于，所述的柔性基板(I)采用LCP制成。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于氧化石墨烯的柔性集成溫濕度傳感器，包括柔性基板、下金屬電極、第一氧化石墨烯層、第一金屬電極、第二金屬電極和第二氧化石墨烯層；柔性基板固定連接在下金屬電極的上表面，柔性基板中設(shè)有通孔；第一氧化石墨烯層位于柔性基板的通孔中，且第一氧化石墨烯層充滿柔性基板的通孔；第一金屬電極和第二金屬電極分別與柔性基板的上表面相連接，第一金屬電極和第二金屬電極之間有間隙，第二氧化石墨烯層連接在第一金屬電極和第二金屬電極的上表面，且延伸到第一金屬電極和第二金屬電極之間的間隙中，與柔性基板的上表面連接。本發(fā)明還公開了柔性集成傳感器的制備方法。該溫濕度傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、靈敏度高、重量輕，柔性和生物兼容性好等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)溫度敏感電容可以用于對濕度敏感電容進(jìn)行溫度補(bǔ)償。
【IPC分類】G01D5/24
【公開號】CN105067016
【申請?zhí)枴緾N201510512421
【發(fā)明人】聶萌, 章丹, 黃慶安
【申請人】東南大學(xué)
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年8月19日