CN102621197B - 柔性带基薄膜、电化学传感器及阵列电化学传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种柔性带基薄膜、电化学传感器及阵列电化学传感器，所述柔性带基薄膜包括：耐化学腐蚀层；基体金属材料层，通过第一粘合层与所述耐化学腐蚀层的下表面粘合；延伸层，通过第二粘合层与所述基体金属材料层的下表面粘合。本发明能够使得电化学传感器可以薄形化、任意面积化与任意形状化。

Description

柔性带基薄膜、电化学传感器及阵列电化学传感器
技术领域
本发明涉及一种柔性带基薄膜、电化学传感器及阵列电化学传感器，尤其涉及一种可薄形化、任意面积化与任意形状化的电化学传感器。
背景技术
传统的电化学传感器都是以硬包装材料为壳体，如一般以硬塑料如丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(ABS)，聚丙烯(PP)，聚碳酸酯(PC)为壳体，或以金属如铁为壳体，这种壳体设计导致壳体很厚，使得传感器体积较大，而且一般只能做成圆形的或方形的；同时密封传感器壳体时，任何一个地方密封不严实，都可能造成传感器漏液的风险，此外装配复杂，生产工序较多，效率低下；再者传统电化学传感器由于以硬塑料如ABS，PP，PC为壳体，电磁干扰(EMI，Electro MagneticInterference)较高。因此需要有一种可薄形化、任意面积化与任意形状化；对电磁干扰(EMI)较小；使用合理的工艺流程可使装配简化、模块化、自动化的电化学传感器。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种柔性带基薄膜、电化学传感器及阵列电化学传感器，使得电化学传感器能够薄形化、任意面积化与任意形状化。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种柔性带基薄膜，包括：
耐化学腐蚀层；
基体金属材料层，通过第一粘合层与所述耐化学腐蚀层的下表面粘合；
延伸层，通过第二粘合层与所述基体金属材料层的下表面粘合。
可选地，所述耐化学腐蚀层的材料为聚丙烯(PP)、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(ABS)、聚碳酸酯(PC)或聚乙烯(PE)，其厚度为20μm至30μm。
可选地，所述基体金属材料层的材料为铝或锡，其厚度为20μm至30μm。
可选地，所述延伸层的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，其厚度为20μm至30μm。
可选地，所述第一粘合层和第二粘合层的材料为聚氨酯热熔粘合剂，其厚度为10μm至15μm。
本发明还提供了一种电化学传感器，其壳体的材料为上述任一种柔性带基薄膜，其中所述耐化学腐蚀层为最里层，所述壳体的形状为任意形状。
可选地，所述壳体由上柔性带基薄膜和下柔性带基薄膜复合而成，所述上柔性带基薄膜上设有扩散孔，所述扩散孔上设置有传感器防水防尘膜。
本发明还提供了一种阵列电化学传感器，包括多个以上所述的电化学传感器。
可选地，所述多个电化学传感器的壳体分别由各自的上柔性带基薄膜与同一下柔性带基薄膜复合而成。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明实施例的柔性带基薄膜至少包括五层，依次分别为：耐化学腐蚀层、第一粘合层、基体金属材料层、第二粘合层和延伸层，其中，耐化学腐蚀层能够防止酸碱等化学腐蚀，基体金属材料层由柔性金属制成，便于弯曲变形，延伸层能够保证整个带基薄膜在塑形过程中整体均衡受力、避免破损，拉伸、延展、热塑等薄形化、任意面积化与任意形状化的操作并不会影响该柔性带基薄膜的层间结构。
本发明实施例的电化学传感器的外壳采用上述柔性带基薄膜制成，能够薄形化、任意面积化和任意形状化，而且可以减小电磁信号的干扰(EMI)，便于装配间简化、模块化和自动化。
附图说明
图1是本发明实施例的电化学传感器的分解结构示意图；
图2是本发明实施例的阵列电化学传感器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
本实施例首先提供一种柔性带基薄膜，该薄膜至少包括5层材料，分别为：耐化学腐蚀层；基体金属材料层，通过第一粘合层层与耐化学腐蚀层的下表面粘合；延伸层，通过第二粘合层与基体金属材料层的下表面粘合。
其中，耐化学腐蚀层的材料可以是PP、ABS、PC或PE或者其他耐酸碱腐蚀的材料，其厚度为20μm至30μm；基体金属材料层的材料可以是铝或锡或者其他柔性金属，其厚度为20μm至30μm；延伸层的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等，以保证整个带基薄膜在塑形过程中整体受力均衡，避免破损；第一粘合层用于将耐化学腐蚀层和基体金属材料层粘合，第二粘合层用于将延伸层和基体金属材料层粘合，第一粘合层和第二粘合层的材料可以是聚氨酯热熔粘合剂或者其他粘合剂，其厚度为10μm至15μm。
该柔性带基薄膜的复合工艺可以通过超声波、热板、微波、激光等方法进行。另外可以通过激光打孔等方式对复合形成后的柔性带基薄膜进行加工，以在其上形成开孔。
具体地，该柔性带基薄膜的制备方法如下：首先将耐化学腐蚀层(如PP、ABS、PE、PC等)平铺；然后将粘合剂例如聚氨酯热熔粘合剂均匀地涂布在耐化学腐蚀层上；然后将薄层的金属薄膜例如铝箔、锡箔平铺在粘合剂上；之后将粘合剂例如耐化学腐蚀层均匀地涂布在金属薄膜上；之后再平铺延伸层；最后热压烘干，即可制得柔性带基薄膜。
采用上述柔性带基薄膜可以制成可薄形化、任意面积化与任意形状化的电化学传感器。该电化学传感器具有至少一个工作电极和一个对电极，此外还可以具有参比电极。其中，各个电极的材料以及制作方法可以采用本领域公知的技术，例如制作方法如絮凝法和丝网印刷，优选为丝网印刷以适于大批量、自动化生产。
图1示出了本实施例的电化学传感器的分解结构示意图，包括：传感器防水防尘膜11、上柔性带基薄膜12(其上具有扩散孔13)、工作电极14、吸液材料玻璃纤维15、对电极16、参比电极17和下柔性带基薄膜18。
其中，上柔性带基薄膜12和下柔性带基薄膜18的结构如前所述，二者复合形成电化学传感器的壳体，二者的耐化学腐蚀层为最里层，具体地，可以通过热熔法、超声波焊接等方法将上柔性带基薄膜12和下柔性带基薄膜18的耐化学腐蚀层接合在一起形成壳体。该壳体的形状可以是任意的，例如三角形、方形、圆形等。
上述电化学传感器的形成过程可以包括：首先可以通过热熔的方法将工作电极14热熔至上柔性带基薄膜12的耐化学腐蚀层中；之后将吸液材料玻璃纤维15、对电极16、参比电极17装在下柔性带基薄膜18内；然后加入电解液，再通过热熔法或者超声波焊接等方法将上柔性带基薄膜12和下柔性带基薄膜18的耐化学腐蚀层接合在一起；之后将传感器防水防尘膜11覆盖在扩散孔13上。
例如，图1所示的电化学传感器可以是CO传感器，其中工作电极14、对电极16和参比电极17可以采用碳载铂(Pt/C)电极，电极制备方法同本领域公知的涂覆法，此外可以加入6M的H2SO4作为电解液，组装成直接电流型CO传感器。采用专用的测量设备，通入50ppm的CO气体，在常温条件下测量，结果响应电流为2.75μA，响应时间为30s。
以上电化学传感器采用柔性带基薄膜来形成壳体，具有可薄形化、任意面积化和任意形状化的特点，而且该电化学传感器既可以做定性测量，也可以做定量测量。
图2示出了本实施例的阵列电化学传感器的结构示意图，其中包括多个电化学传感器，分别为CO传感器21、H2S传感器22、NO传感器23和NO2传感器24，其中各个电化学传感器的壳体都采用本实施例提供的柔性带基薄膜制成，例如其结构都可以采用图1所示的结构，每个电化学传感器都可以包括工作电极S、对电极C和参比电极R。
作为一个优选的实施例，CO传感器21、H2S传感器22、NO传感器23和NO2传感器24的壳体分别由各自的上柔性带基薄膜211、221、231和241与同一下柔性带基薄膜28复合而成，即各个电化学传感器共用同一下柔性带基薄膜28。
具体地，CO传感器21采用Pt碳电极作为工作电极S、对电极C和参比电极R；H2S传感器22采用Ir碳电极作为工作电极S，Pt碳电极作为参比电极R和对电极C；NO传感器23采用Ru碳电极作为工作电极S，Pt碳电极作为参比电极R和对电极C；NO2传感器24可以采用Au碳电极作为工作电极S，Pt碳电极作为参比电极R和对电极C。此外，可以加入6M的H2SO4作为电解液。采用专用的测量设备，通入50ppm的CO，在常温测量条件下测量，结果响应电流为2.75μA，响应时间为30s；通入25ppm的H2S，在常温测量条件下测量，结果响应电流为16μA，响应时间为25s；通入35ppm的NO，结果响应电流为18μA；通入5ppm的NO2，结果响应电流为2.25μA。
上述阵列电化学传感器也具有可薄形化、任意面积化与任意形状化的特点，其形成方法与单个电化学传感器的形成方法类似，这里不再赘述。
综上，本实施例的电化学传感器以及阵列电化学传感器具有以下优点：可薄形化、任意面积化和任意形状化；柔性带基薄膜中的基体金属材料层能够有效地防止微信号的电磁干扰；使用合理的工艺流程可以使得装配间简化、模块化和自动化。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (7)

1.一种电化学传感器，其特征在于，其壳体的材料为柔性带基薄膜，所述壳体的形状为任意形状，其中，所述壳体由上柔性带基薄膜和下柔性带基薄膜复合而成，所述上柔性带基薄膜上设有扩散孔，所述扩散孔上设置有传感器防水防尘膜，所述柔性带基薄膜包括：
耐化学腐蚀层，作为所述电化学传感器外壳的最里层；
基体金属材料层，通过第一粘合层与所述耐化学腐蚀层的下表面粘合；
延伸层，通过第二粘合层与所述基体金属材料层的下表面粘合。
2.根据权利要求1所述的电化学传感器，其特征在于，所述耐化学腐蚀层的材料为丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物，聚丙烯，聚碳酸酯或聚乙烯，其厚度为20μm至30μm。
3.根据权利要求1所述的电化学传感器，其特征在于，所述基体金属材料层的材料为铝或锡，其厚度为20μm至30μm。
4.根据权利要求1所述的电化学传感器，其特征在于，所述延伸层的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯，其厚度为20μm至30μm。
5.根据权利要求1所述的电化学传感器，其特征在于，所述第一粘合层和第二粘合层的材料为聚氨酯热熔粘合剂，其厚度为10μm至15μm。
6.一种阵列电化学传感器，其特征在于，包括多个如权利要求1至5中任一项所述的电化学传感器。
7.根据权利要求6所述的阵列电化学传感器，其特征在于，所述多个电化学传感器的壳体分别由各自的上柔性带基薄膜与同一下柔性带基薄膜复合而成。
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