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原文传递一种基于聚酰亚胺的可穿戴pH传感器及其制备方法、可穿戴装置、应用

专利名称：	一种基于聚酰亚胺的可穿戴pH传感器及其制备方法、可穿戴装置、应用
摘要：	本发明提供了一种柔性pH传感器，包括聚酰亚胺柔性基底以及设置在所述聚酰亚胺柔性基底上的传感电路系统；所述传感电路系统包括工作电极电路系统以及参比电极电路系统；所述工作电极电路系统包括：金属氧化物工作电极系统；与金属氧化物工作电极系统相连接的第一金属传导电路层；与第一金属传导电路层相连接的第一金属焊盘；所述参比电极电路系统包括：参比电极系统；与参比电极系统相连接的第二金属传导电路层；与第二金属传导电路层相连接的第二金属焊盘。本发明提供的pH传感器，能够快速监测体液酸碱度，提升了pH敏感膜的均匀性，从而提高了分辨率；并且微纳加工方法可实现批量化生产，而且功能层均匀化，传感器之间的性能一致性较好。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	安徽;34
申请人：	中国科学技术大学
发明人：	周成刚;陈龙飞
专利状态：	有效
申请日期：	2023-04-17T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-14T00:00:00+0800
申请号：	CN202310426806.6
公开号：	CN117054507A
代理机构：	北京集佳知识产权代理有限公司
代理人：	刘乐
分类号：	G01N27/416;C23C28/00;C23C16/50;C23C16/40;C23C14/04;C23C14/35;C23C14/20;C23C14/30;G;C;G01;C23;G01N;C23C;G01N27;C23C28;C23C16;C23C14;G01N27/416;C23C28/00;C23C16/50;C23C16/40;C23C14/04;C23C14/35;C23C14/20;C23C14/30
申请人地址：	230026 安徽省合肥市包河区金寨路96号
主权项：	1.一种柔性pH传感器，其特征在于，包括聚酰亚胺柔性基底以及设置在所述聚酰亚胺柔性基底上的传感电路系统；所述传感电路系统包括工作电极电路系统以及参比电极电路系统；所述工作电极电路系统包括：金属氧化物工作电极系统；与金属氧化物工作电极系统相连接的第一金属传导电路层；与第一金属传导电路层相连接的第一金属焊盘；所述参比电极电路系统包括：参比电极系统；与参比电极系统相连接的第二金属传导电路层；与第二金属传导电路层相连接的第二金属焊盘。 2.根据权利要求1所述的柔性pH传感器，其特征在于，所述金属氧化物工作电极系统包括黏附在柔性基底上的金属黏附层A，设置在金属黏附层A上的第一金属传导电路层连接面、设置在第一金属传导电路层连接面上的金属黏附层B以及设置在金属黏附层B上的金属氧化物传感器层；所述第一金属传导电路层通过金属黏附层A设置在柔性基底上；所述第一金属焊盘通过金属黏附层A设置在柔性基底上；处于所述第一金属焊盘位置处的第一金属传导电路层作为第一金属焊盘。 3.根据权利要求2所述的柔性pH传感器，其特征在于，所述金属黏附层A和金属黏附层B的材质各自独立的包括钛和/或铬；所述金属黏附层A的厚度为5～30nm；所述第一金属传导电路层的材质包括铂；所述第一金属传导电路层的厚度为70～130nm；所述金属黏附层B的厚度为30～90nm；所述金属氧化物传感器层的材质包括氧化钛；所述金属氧化物传感器层的厚度为30～90nm。 4.根据权利要求1所述的柔性pH传感器，其特征在于，所述参比电极系统包括黏附在柔性基底上的金属黏附层a，设置在金属黏附层a上的第二金属传导电路层连接面、设置在第二金属传导电路层连接面上的参比电极层；所述第二金属传导电路层通过金属黏附层a设置在柔性基底上；所述第二金属焊盘通过金属黏附层a设置在柔性基底上；处于所述第二金属焊盘位置处的第二金属传导电路层作为第二金属焊盘。 5.根据权利要求4所述的柔性pH传感器，其特征在于，所述聚酰亚胺柔性基底的厚度为70～80μm；所述金属黏附层a的材质包括钛和/或铬；所述金属黏附层a的厚度为5～30nm；所述第二金属传导电路层的材质包括铂；所述第二金属传导电路层的厚度为70～130nm；所述参比电极包括Ag/AgCl参比电极；所述Ag/AgCl参比电极层的厚度为10～100nm。 6.根据权利要求1所述的柔性pH传感器，其特征在于，所述柔性pH传感器包括可穿戴柔性pH传感器；所述工作电极电路系统和参比电极电路系统之间不具有导电接触；所述pH传感器包括用于人体体液的pH传感器；所述柔性pH传感器具体为柔性薄膜pH传感器。 7.一种如权利要求1～6任意一项所述的柔性pH传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 1)采用离子增强化学气相沉积，在衬底上生长氧化层后，将液态聚酰亚胺溶液涂覆在氧化层上，再经过多梯度烘烤，得到聚酰亚胺薄膜； 2)在掩膜版的保护下，在聚酰亚胺薄膜上，磁控溅射工作电极电路系统的金属黏附层和参比电极电路系统的金属黏附层，再在工作电极电路系统的金属黏附层上磁控溅射第一金属传导电路层，在参比电极电路系统的金属黏附层上磁控溅射第二金属传导电路层；在第一金属焊盘所处位置上磁控溅射的第一金属传导电路层作为第一金属焊盘，在第二金属焊盘所处位置上磁控溅射的第二金属传导电路层作为第二金属焊盘； 3)更换掩膜版，在另一掩膜版的保护下，采用电子束蒸发的方式，在工作电极电路系统的金属氧化物工作电极系统所处位置的第一金属传导电路层上沉积另一金属黏附层，然后在另一金属黏附层上再次沉积金属氧化物；在参比电极电路系统的参比电极系统所处位置的第二金属传导电路层上旋涂参比电极油墨，并进行烘烤；得到柔性pH传感器。 8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述衬底包括硅晶圆衬底；所述氧化层包括氧化硅层；所述氧化层的厚度为150～250nm；所述涂覆的方式包括旋涂；所述多梯度烘烤包括四个温度梯度；所述四个温度梯度的温度分别为75～85℃，115～125℃，145～155℃,195～205℃；所述四个温度梯度中每个温度梯度的烘烤时间各自独立的选自20min～40min；所述步骤1)之后还包括聚酰亚胺薄膜表面清洁步骤；所述聚酰亚胺薄膜表面清洁的方式包括采用O2进行反应离子刻蚀进行表面清洁。 9.一种可穿戴体液监测器，其特征在于，包括权利要求1～6任意一项所述的柔性pH传感器或权利要求7～8任意一项所述的制备方法所制备的柔性pH传感器，以及与所述柔性pH传感器相连接的给电流采电压的电化学平台。 10.权利要求1～6任意一项所述的柔性pH传感器或权利要求7～8任意一项所述的制备方法所制备的柔性pH传感器在制备体液监测设备领域中的应用。
所属类别：	发明专利