一種石墨烯納米墻電阻式濕度傳感器及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種濕度傳感器及其制備方法，特別涉及到一種石墨烯納米墻電阻式濕度傳感器及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)境中的水蒸氣吸附于感濕材料后，感濕材料電阻會(huì)有很大的變化，從而將濕度變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，依據(jù)此原理制成濕度傳感器。通過濕度傳感器對(duì)環(huán)境進(jìn)行濕度測(cè)量，廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、氣象、國(guó)防工業(yè)、科研等部門?，F(xiàn)在市場(chǎng)上的濕度傳感器類型為電阻式濕度傳感器和電容式濕度傳感器兩種類型，主要產(chǎn)品有氯化鋰電阻式濕度傳感器、氧化鋁濕度傳感器、陶瓷濕度傳感器等，但是其存在功耗大、靈敏度低、測(cè)量精度低、穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)。因此有必要研制一種新型的濕度傳感器，解決現(xiàn)有濕度傳感器普遍存在的功耗大、靈敏度低、測(cè)量精度低、穩(wěn)定性差等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種石墨烯納米墻電阻式濕度傳感器及其制備方法，克服現(xiàn)有濕度傳感器普遍存在的功耗大、靈敏度低、測(cè)量精度低、穩(wěn)定性差等問題。
[0004]本發(fā)明的石墨烯納米墻電阻式濕度傳感器包括基底和濕度敏感層，所述濕度敏感層為石墨烯納米墻并附著于基底之上。
[0005]進(jìn)一步地，所述石墨烯納米墻通過化學(xué)氣相沉積于基底上面。
[0006]進(jìn)一步地，所述石墨烯納米墻電阻式濕度傳感器還包括平行電極對(duì)，所述平行電極對(duì)設(shè)置于石墨烯納米墻上表面。
[0007]進(jìn)一步地，所述平行電極對(duì)為銀電極、鎵銦電極或鋁電極。
[0008]一種石墨烯納米墻電阻式濕度傳感器的制備方法，其特征在于:具體包括以下步驟:
O將生長(zhǎng)石墨烯納米墻薄膜的基底置于丙酮、乙醇和去離子水中分別超聲清洗10-20min，并氮?dú)獯蹈蓚溆茫?br> 2)將干燥后的基底放置于CVD系統(tǒng)真空腔體中進(jìn)行石墨烯納米墻生長(zhǎng)，獲得石墨烯納米墻，石墨烯納米墻的生長(zhǎng)條件為生長(zhǎng)氣壓低于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，生長(zhǎng)溫度為650-750°C，真空腔體中通入氫氣和甲烷的混合氣，生長(zhǎng)時(shí)間控制為20-30min，最終制備出少數(shù)層石墨烯納米墻O
[0009]進(jìn)一步地，完成步驟2)之后，然后在石墨烯納米墻上面制作一對(duì)平行電極。
[0010]進(jìn)一步地，制作平行電極對(duì)方法為熱蒸鍍、直流磁共濺射、絲網(wǎng)印刷或光刻。
[0011]進(jìn)一步地，所述步驟I)中基底為銅箔、硅或石英片，并置于丙酮、乙醇和去離子水中分別超聲清洗15min。
[0012]進(jìn)一步地，所述步驟2)中石墨烯納米墻的生長(zhǎng)條件為生長(zhǎng)氣壓低于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，生長(zhǎng)溫度為700°C，真空腔體中通入氫氣和甲烷混合比例為2:3的混合氣，生長(zhǎng)時(shí)間為25min0
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的石墨烯納米墻電阻式濕度傳感器的有益效果在于:克服了現(xiàn)有常規(guī)濕度傳感器的不足，具有功耗低、靈敏度高、測(cè)量精度高、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。
[0014]
【附圖說明】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
圖1為石墨烯納米墻電阻式濕度傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的石墨烯納米墻電阻式濕度傳感器典型應(yīng)用示意圖；
圖3為將石墨烯納米墻薄膜的SEM圖；
圖4為石墨烯納米墻的拉曼圖；
圖5為石墨烯納米墻薄膜濕度傳感器在不同濕度下電阻響應(yīng)的變化曲線；
圖中各個(gè)標(biāo)記所對(duì)應(yīng)的名稱分別為:基底1、濕度敏感層、平行電極對(duì)3。
【具體實(shí)施方式】
[0016]圖1為石墨烯納米墻電阻式濕度傳感器結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明的石墨烯納米墻電阻式濕度傳感器典型應(yīng)用示意圖，圖3為將石墨烯納米墻薄膜的SEM圖，圖4為石墨烯納米墻的拉曼圖，圖5為石墨烯納米墻薄膜濕度傳感器在不同濕度下電阻響應(yīng)的變化曲線；如圖所示:本實(shí)施例的石墨烯納米墻電阻式濕度傳感器包括基底I和濕度敏感層2，所述濕度敏感層2為石墨烯納米墻并附著于基底I之上。
[0017]本發(fā)明的原理為:由于采用石墨烯納米墻作為濕度傳感器的濕度敏感層2，而濕度傳感器的靈敏度與感濕材料的比表面積具有直接關(guān)系，比表面積越大，器件的靈敏度會(huì)越高，石墨烯納米墻是三維結(jié)構(gòu)，比表面積大，對(duì)環(huán)境中水蒸氣吸附效果明顯，而且其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，同時(shí)石墨烯納米墻作為一種多層的石墨烯具有導(dǎo)電性能好、電學(xué)性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，因此石墨烯墻制備的濕度傳感器具有功耗低、靈敏度高、測(cè)量精度高、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。
[0018]本實(shí)施例中，所述石墨烯納米墻通過化學(xué)氣相沉積于基底I上面，具有制作工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
[0019]本實(shí)施例中，所述石墨烯納米墻電阻式濕度傳感器還包括平行電極對(duì)3，所述平行電極對(duì)3設(shè)置于石墨烯納米墻上表面，方便采集到的濕度信號(hào)輸出。
[0020]本實(shí)施例中，所述平行電極對(duì)3為銀電極、鎵銦電極或鋁電極，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便等優(yōu)點(diǎn)。
[0021]一種石墨烯納米墻電阻式濕度傳感器的制備方法，具體包括以下步驟:
O將生長(zhǎng)石墨烯納米墻薄膜的基底I置于丙酮、乙醇和去離子水中分別超聲清洗10-20min，并氮?dú)獯蹈蓚溆茫?br> 2)將干燥后的基底I放置于CVD系統(tǒng)真空腔體中進(jìn)行石墨烯納米墻生長(zhǎng)，獲得石墨烯納米墻，石墨烯納米墻的生長(zhǎng)條件為生長(zhǎng)氣壓低于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，生長(zhǎng)溫度為650-750°C，真空腔體中通入氫氣和甲烷的混合氣，生長(zhǎng)時(shí)間控制為20-30min，最終制備出少數(shù)層石墨烯納米墻。
[0022]本實(shí)施例中，完成步驟2)之后，然后在石墨烯納米墻上面制作一對(duì)平行電極，方便采集到的濕度信號(hào)輸出。
[0023]本實(shí)施例中，制作平行電極對(duì)方法為熱蒸鍍、直流磁共濺射、絲網(wǎng)印刷或光刻，具有易于制作、工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。
[0024]本實(shí)施例中，所述步驟I)中基底I為銅箔、硅或石英片，并置于丙酮、乙醇和去離子水中分別超聲清洗15min。
[0025]本實(shí)施例中，所述步驟2)中石墨烯納米墻的生長(zhǎng)條件為生長(zhǎng)氣壓低于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，生長(zhǎng)溫度為700°C，真空腔體中通入氫氣和甲烷混合比例為2:3的混合氣，生長(zhǎng)時(shí)間為25min0
[0026]最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種石墨烯納米墻電阻式濕度傳感器，其特征在于:包括基底(I)和濕度敏感層(2 )，所述濕度敏感層(2 )為石墨烯納米墻并附著于基底(I)之上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯納米墻電阻式濕度傳感器，其特征在于:所述石墨烯納米墻通過化學(xué)氣相沉積于基底(I)上面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯納米墻電阻式濕度傳感器，其特征在于:還包括平行電極對(duì)(3 )，所述平行電極對(duì)(3 )設(shè)置于石墨烯納米墻上表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的石墨烯納米墻電阻式濕度傳感器，其特征在于:所述平行電極對(duì)(3)為銀電極、鎵銦電極或鋁電極。
5.一種石墨烯納米墻電阻式濕度傳感器的制備方法，其特征在于:具體包括以下步驟: 將生長(zhǎng)石墨烯納米墻薄膜的基底(I)置于丙酮、乙醇和去離子水中分別超聲清洗10-20min，并氮?dú)獯蹈蓚溆茫? 將干燥后的基底(I)放置于CVD系統(tǒng)真空腔體中進(jìn)行石墨烯納米墻生長(zhǎng)，獲得石墨烯納米墻，石墨烯納米墻的生長(zhǎng)條件為生長(zhǎng)氣壓低于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，生長(zhǎng)溫度為650-750°C，真空腔體中通入氫氣和甲烷的混合氣，生長(zhǎng)時(shí)間控制為20-30min，最終制備出少數(shù)層石墨烯納米墻。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的石墨烯納米墻電阻式濕度傳感器的制備方法，其特征在于:完成步驟2)之后，然后在石墨烯納米墻上面制作一對(duì)平行電極。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的石墨烯納米墻電阻式濕度傳感器的制備方法，其特征在于:制作平行電極對(duì)方法為熱蒸鍍、直流磁共濺射、絲網(wǎng)印刷或光刻。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的石墨烯納米墻電阻式濕度傳感器的制備方法，其特征在于:步驟I)中基底(I)為銅箔、硅或石英片，并置于丙酮、乙醇和去離子水中分別超聲清洗15min0
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的石墨烯納米墻電阻式濕度傳感器的制備方法，其特征在于:步驟2)中石墨烯納米墻的生長(zhǎng)條件為生長(zhǎng)氣壓低于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，生長(zhǎng)溫度為700°C，真空腔體中通入氫氣和甲烷混合比例為2:3的混合氣，生長(zhǎng)時(shí)間為25min。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種石墨烯納米墻電阻式濕度傳感器及其制備方法，包括基底和濕度敏感層，所述濕度敏感層為石墨烯納米墻并附著于基底之上，發(fā)明提供的石墨烯納米墻電阻式濕度傳感器克服了現(xiàn)有常規(guī)濕度傳感器的不足，具有功耗低、靈敏度高、測(cè)量精度高、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】B82Y30-00, G01N27-12, B82Y40-00
【公開號(hào)】CN104569079
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510044444
【發(fā)明人】魏大鵬, 楊俊 , 焦天鵬, 史浩飛, 杜春雷
【申請(qǐng)人】重慶墨?？萍加邢薰? 中國(guó)科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2015年1月29日