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原文传递一种基于“拱形”结构的电容式湿度传感器及其制备方法和应用

专利名称：	一种基于“拱形”结构的电容式湿度传感器及其制备方法和应用
摘要：	本发明涉及湿度传感器技术领域，尤其涉及一种基于“拱形”结构的电容式湿度传感器及其制备方法和应用。所述湿度传感器包括：顶部电极、底部电极，其均为“拱形”结构；介质层，所述顶部电极、底部电极上均设置有阵列式纳米锥结构的介质层，且锥尖背向其所在电极的表面；导线，所述顶部电极、底部电极上均设置导线；所述顶部电极、底部电极组装后形成环形结构，且两个电极上的介质层均位于环形结构的内侧。相比于一些现有技术，本发明提出了一种灵敏度高、响应/恢复时间短、可重复性好的高性能电容式湿度传感器及其低成本、工艺简单、形貌可控且可大规模生产的制备方法。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	济南大学
发明人：	李阳;牛闳森;孙英明;高嵩;岳文静
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-21T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-19T00:00:00+0800
申请号：	CN201910774745.6
公开号：	CN110470703A
代理机构：	济南圣达知识产权代理有限公司
代理人：	郑平
分类号：	G01N27/22(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	250022 山东省济南市市中区南辛庄西路336号
主权项：	1.一种基于“拱形”结构的电容式湿度传感器，其特征在于，包括：顶部电极、底部电极，其均为“拱形”结构；介质层，所述顶部电极、底部电极上均设置有阵列式纳米锥结构的介质层，且锥尖背向其所在电极的表面；导线，所述顶部电极、底部电极上均设置导线；所述顶部电极、底部电极组装后形成环形结构，且两个电极上的介质层均位于环形结构的内侧。 2.如权利要求1所述的基于“拱形”结构的电容式湿度传感器，其特征在于，所述顶部电极、底部电极均由柔性衬底(如PI，PTFE，PET)和附着在该衬底上的导电材料(如Al，Ag，Ti，ITO)组成。 3.如权利要求1所述的基于“拱形”结构的电容式湿度传感器，其特征在于，所述介质层的材质为聚偏氟乙烯-三氟乙烯。 4.如权利要求1-3任一项所述的基于“拱形”结构的电容式湿度传感器，其特征在于，所述纳米锥结构的锥底直径为125nm-450nm，锥尖直径为40nm-100nm，高度为250nm-1500nm，锥尖之间的中心间距为125nm-450nm。 5.一种基于“拱形”结构的电容式湿度传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：利用磁控溅射在柔性衬底上沉积导电材料，得到柔性导电薄膜；然后将该薄膜弯曲固定后进行退火，得到“拱形”结构的电极，备用；利用锥形纳米孔模板制备纳米锥结构的介质层，备用；将所述纳米锥结构的介质层组装到所述“拱形”结构的电极的一个表面上，得到“拱形”结构的电极/介质层，将两组该电极/介质层组装形成环形结构，两组电极上的介质层均位于环形结构的内侧，且介质层的纳米锥锥尖背向其所在电极的表面；在两组电极上均设置导线，即得。 6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述柔性衬底包括PI，PTFE、PET中的任意一种；优选地，所述导电材料包括Al，Ag，Ti，ITO中的任意一种；优选地，介质层材质为P(VDF-TrFE)。 7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述纳米锥结构的介质层的制备方法为： (1)将P(VDF-TrFE)聚合物溶于溶剂，将得到的混合溶液滴涂在玻璃表面，进行旋涂，自然干燥后进行剥离，即得P(VDF-TrFE)薄膜； (2)将步骤(1)得到的薄膜放置在锥形纳米孔模板表面，用热压机进行热压处理；完成后除去(如化学腐蚀)锥形纳米孔模板，即得阵列式纳米锥结构的介质层。 8.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述锥形纳米孔模板选择为AAO，其由“蜂窝状”排列的多孔氧化铝和铝基组成；优选地，采用多步阳极氧化法制备锥形纳米孔模板AAO。 9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述AAO的孔顶部直径为125nm-450nm，孔底部直径为400nm-100nm，孔深为250nm-1500nm，孔中心间距为125nm-450nm。 10.如权利要求1-4任一项所述的湿度传感器和/或权利要求5-9任一项所述的制备方法在医疗、湿度传感器系统、环境监测和生物技术领域中的应用。
所属类别：	发明专利