一種柔性電容式濕度傳感器及其制備方法與流程

本發明涉及濕度傳感器領域，尤其涉及一種對電極進行保護的柔性電容式濕度傳感器及其制備方法。

背景技術：

濕度傳感器在軍事、氣象、農業、工業控制、醫療器械等許多領域有著廣泛的應用。在過去的幾十年里，有許多針對電容式、電阻式、壓阻式、光學式等類型濕度傳感器的研究。在商用領域中，電容式濕度傳感器應用最為廣泛，這是因為電容式濕度傳感器靈敏度高、制造成本低、動態響應時間短、熱損耗極小等特點。

傳統濕度傳感器采用硅基材料，而硅基材料具有機械脆性，不能維持較大的形變和瞬時的沖擊等；材料的剛性也很難適用于諸如彎曲表面的觸覺傳感探測等。

同時，現有的柔性電容式濕度傳感器通常沒有對電極實行保護，濕度敏感材料直接填充在電極上，由于金屬在長時間處于濕度環境下容易被氧化，造成穩定性降低、使用壽命較短等問題。

技術實現要素：

本發明的發明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種柔性電容式濕度傳感器及其制備方法，該濕度傳感器靈敏度高、結構簡單和穩定性好，廣泛適用于多個領域。

本發明采用的技術方案如下：

一種柔性電容式濕度傳感器，包括柔性襯底、電極和濕敏材料層；所述電極設置在柔性襯底的一個表面上，柔性襯底相對的另一個表面上設置有濕敏材料層，電極和濕敏材料層通過柔性襯底隔開；所述電極由導線引出。

進一步：所述電極表面涂覆有電極保護層。

進一步：所述電極沉積在柔性襯底底面；所述濕敏材料層旋涂在柔性襯底頂面。

進一步：所述電極通過絲網印刷技術形成在柔性襯底底面。

進一步：所述電極為叉指電極。

進一步：所述叉指電極為螺旋形。

進一步：所述柔性襯底采用 PET制成。

一種柔性電容式濕度傳感器的制備方法，包括以下步驟:

S1：清除柔性襯底表面的污染物；

S2：在柔性襯底的頂面旋涂濕敏材料層，并干燥形成薄膜；

S3：在柔性襯底的底面通過絲網印刷工藝形成螺旋形電極；

S4：將電極由導線引出；

S5：在電極表面涂覆電極保護層材料。

綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果是：

本發明采用的背面涂覆敏感材料的方式可以對電極實施保護，防止電極吸附水氣之后被氧化，也可以防止電極吸附水氣對測量造成誤差，提高測量的準確性，延長傳感器的使用壽命，增強傳感器的穩定性；

采用的PET材料比之前使用的LCP材料的柔軟度更高,LCP材料大多用來作為基板材料，柔軟度較低，本發明所采用的PET材料柔軟度好，可以任意彎曲，且由于傳感器的結構簡單、易于制作、成本低等優點，可以廣泛使用在生物醫學和可穿戴設備等更多領域。

附圖說明

本發明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：

圖1是本發明實施例中柔性電容式濕度傳感器的結構示意圖。

圖2是本發明實施例中電極的結構示意圖。

圖中有：1為柔性襯底，2為電極，3為電極保護層，4為濕敏材料層。

具體實施方式

本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

本說明書（包括任何附加權利要求、摘要）中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。

如圖1 ，一種柔性電容式濕度傳感器，包括柔性襯底1、電極2和濕敏材料層4；所述電極2設置在柔性襯底1的一個表面上，柔性襯底1相對的另一個表面上設置有濕敏材料層4，電極2和濕敏材料層4通過柔性襯底1隔開；所述電極2由導線引出。

上述結構的濕度傳感器的工作原理：兩個電極形成邊緣電容，濕敏材料是邊緣電容的介質，當濕敏材料吸收到外部環境中的水蒸氣時，其敏感薄膜吸附水分子，介電常數發生改變，從而導致邊緣電容發生相應的變化，測出環境的濕度。

在現有的電容式濕度傳感器中，濕敏材料填充于電極之間，濕敏材料與電極接觸；而本發明的柔性電容式濕度傳感器中，電極2和濕敏材料層4分別設置于柔性襯底1的兩面，電極2和濕敏材料層4之間不接觸，防止電極吸附水氣之后被氧化，達到對電極進行保護的目的，從而延長傳感器的使用壽命。

作為優選：所述電極2沉積在柔性襯底1的底面；所述濕敏材料層4旋涂在柔性襯底1的頂面。

以上結構，濕敏材料層4旋涂在柔性襯底1頂面，電極2沉積在柔性襯底1的底面；由于濕敏材料層4直接旋涂在PET襯底上，而不與電極接觸，這可以使得濕敏材料層厚度更為均勻。

作為優選：所述電極2表面涂覆有電極保護層3。電極保護層3將電極2完全覆蓋，避免電極2吸附水分被氧化。

作為優選：所述電極2沉積在柔性襯底1底面；所述濕敏材料層4旋涂在柔性襯底1頂面。

作為優選：所述電極2通過絲網印刷技術形成在柔性襯底1底面。

作為優選：所述電極2為叉指電極。

作為優選：所述叉指電極為螺旋形。

以上電極為螺旋形，可以減小傳感器的面積，同時可以減小柔性傳感器折疊、彎曲之后對電極性能的影響；同時易于檢測點濕度源。

作為優選：所述柔性襯底1采用 PET制成。

上述結構的濕度傳感器，所述的柔性襯底1由PET材料制成，在現有的有機材料中，PET材料的低吸濕性雖然沒有經常使用的LCP的低吸濕性好，但其柔軟度要遠遠大于LCP材料，可以任意彎曲，所以采用PET材料作為濕度傳感器的襯底可以在避免柔性襯底材料吸收環境中的水蒸氣時根據適用場合的不同而對傳感器進行不同程度的彎曲。

一種柔性電容式濕度傳感器的制備方法，包括以下步驟:

S1：清除柔性襯底1表面的污染物；

S2：在柔性襯底1的頂面旋涂濕敏材料層4，并干燥形成薄膜；

S3：在柔性襯底1的底面通過絲網印刷工藝形成螺旋形電極2；

S4：將電極2由導線引出；

S5：在電極2表面涂覆電極保護層3材料。

本發明并不局限于前述的具體實施方式。本發明擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。