CN103033538B - 在常温下检测气体的基于柔性衬底的敏感膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备基于柔性衬底的在常温下检测气体的敏感膜材料的方法，包括：选取一柔性衬底，并清洗该柔性衬底；在该柔性衬底表面涂敷一层光刻胶，对该光刻胶进行光刻显影，在该柔性衬底表面形成电极图形；在表面具有光刻胶及电极图形的柔性衬底上依次沉积Cr和Au；剥离该柔性衬底上的光刻胶及光刻胶上沉积的Cr和Au，形成Au电极；以及在已形成Au电极的该柔性衬底上沉积一层SnO2-PDDAC敏感膜。利用本发明，通过在Cr、Au薄膜上淀积一层SnO2-PDDAC薄膜，以此在常温下检测低浓度的醇类及氨气这类气体。SnO2与PDDAC溶液的混合一方面增强了敏感材料与柔性衬底的粘合，同时还提高了SnO2在常温下对被测气体的响应。
Description
技术领域
本发明涉及气体传感器敏感膜制备技术领域，特别是一种在常温下检测醇类(甲醇、乙醇、异丙醇等)气体及氨气的基于柔性衬底的聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDDAC)做溶剂的SnO2敏感膜的制备方法。
背景技术
随着时代的发展，科技的进步和人类生活的需要。近几年，传感器的发展面临着巨大的挑战，制造出一种轻便、廉价、可大面积制造的传感器势在必行。基于柔性衬底的气体传感器由于其柔韧性等种种优点而使很多问题得到根本性的改善，从而使其具有更加广阔的应用前景。
目前，环境问题和食品安全成为全社会人民关注的焦点，精确检测空气中醇类(甲醇、乙醇、异丙醇等)及氨气的浓度在化工、医药、食品等行业都具有十分重要的意义，氨气对人体健康和环境保护都有不利的影响，而挥发性醇类(甲醇、乙醇、异丙醇等)是食品变质产生的主要气体，因此，制备一种对醇类(甲醇、乙醇、异丙醇等)及氨气敏感的传感器膜材料成为一项非常重要的任务。
目前，用SnO2作为敏感材料检测气体往往是在高温工作环境下进行的，这是由于只有在较高的温度下，SnO2对被测气体才会有很好的响应。然而，基于柔性衬底的传感器，衬底的耐热性比较差，一般需要在常温条件下工作。用SnO2-PDDAC做为敏感膜材料，用去离子水调节PDDAC的粘度，使其可以更好的与SnO2混合并使敏感材料均匀牢固的粘附在电极的敏感区，同时，PDDAC的加入增强了材料对被测气体的响应，降低了SnO2这种敏感材料的工作温度，使其在常温下可以对被测气体有很好的响应。总之，PDDAC作为溶剂不仅提高了SnO2在溶剂中的分散性，还实现了敏感材料与柔性衬底的粘合，同时还增强了SnO2在常温下对被检测气体的响应。
发明内容
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于柔性衬底的在常温下检测气体的敏感膜材料的制备方法。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种制备基于柔性衬底的在常温下检测气体的敏感膜材料的方法，包括：选取一柔性衬底，并清洗该柔性衬底；在该柔性衬底表面涂敷一层光刻胶，对该光刻胶进行光刻显影，在该柔性衬底表面形成电极图形；在表面具有光刻胶及电极图形的柔性衬底上依次沉积Cr和Au；剥离该柔性衬底上的光刻胶及光刻胶上沉积的Cr和Au，形成Au电极；以及在已形成Au电极的该柔性衬底上沉积一层SnO2-PDDAC敏感膜。
上述方案中，所述柔性衬底是PI或PET衬底。
上述方案中，所述在该柔性衬底表面涂敷一层光刻胶的步骤中，所述光刻胶为9920正胶。
上述方案中，所述在表面具有光刻胶及电极图形的柔性衬底上依次沉积Cr和Au的步骤中，是采用电子束蒸发技术在表面具有光刻胶及电极图形的柔性衬底上依次沉积Cr和Au。
上述方案中，所述在已沉积Cr和Au的该柔性衬底上沉积一层SnO2-PDDAC敏感膜的步骤中，是采用滴涂、旋涂或丝网印刷的方法在已形成Au电极的该柔性衬底上沉积一层SnO2-PDDAC敏感膜。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的这种制备基于柔性衬底的在常温下检测气体的敏感膜材料的方法，通过在形成Au电极的柔性衬底上淀积一层SnO2-PDDAC薄膜，以此在常温下检测低浓度的醇类(甲醇、乙醇、异丙醇等)及氨气这类气体。SnO2与PDDAC溶液的混合一方面增强了敏感材料与柔性衬底的粘合，同时还提高了SnO2在常温下对被测气体的响应。
2、本发明提供的这种制备基于柔性衬底的在常温下检测气体的敏感膜材料的方法，在混合敏感材料SnO2-PDDAC中，PDDAC自身的粘性使得敏感材料与柔性衬底的粘合更简便，可行。同时，PDDAC作为溶剂提高了SnO2材料在溶剂中的分散和在常温下对被测气体的响应。
附图说明
为了更进一步说明本发明的内容，以下结合附图及实施例子，对本发明做详细描述，其中：
图1是本发明提供的制备基于柔性衬底的在常温下检测气体的敏感膜材料的方法流程图。
图2是依照本发明实施例的选取的柔性衬底的示意图。
图3是依照本发明实施例的对柔性衬底进行涂胶并光刻显影后的示意图。
图4是依照本发明实施例的在柔性衬底上依次沉积Cr和Au后的示意图。
图5是依照本发明实施例的剥离柔性衬底上的光刻胶及光刻胶上沉积的Cr和Au后的示意图。
图6是依照本发明实施例的在剥离后的柔性衬底上淀积SnO2-PDDAC材料后的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
图1是本发明提供的制备基于柔性衬底的在常温下检测气体的敏感膜材料的方法流程图，该方法包括以下步骤：
步骤1：选取一柔性衬底，并清洗该柔性衬底；其中，所述柔性衬底是PI或PET等柔性衬底，轻便，廉价，柔韧，易弯曲，其目的在于降低成本，便于应用。图2示出了依照本发明实施例的选取的柔性衬底的示意图。
步骤2：在该柔性衬底表面涂敷一层光刻胶，对该光刻胶进行光刻显影，在该柔性衬底表面形成电极图形；其中，所述光刻胶为9920正胶。图3示出了依照本发明实施例的对柔性衬底进行涂胶并光刻显影后的示意图。
步骤3：采用电子束蒸发技术在表面具有光刻胶及电极图形的柔性衬底上依次沉积Cr和Au；图4示出了依照本发明实施例的在表面具有光刻胶及电极图形的柔性衬底上依次沉积Cr和Au后的示意图。
步骤4：剥离该柔性衬底上的光刻胶及光刻胶上沉积的Cr和Au，形成Au电极；图5示出了依照本发明实施例的剥离该柔性衬底上的光刻胶及光刻胶上沉积的Cr和Au后形成Au电极的示意图。
步骤5：在已形成Au电极的该柔性衬底上采用滴涂、旋涂或丝网印刷等方法沉积一层SnO2-PDDAC敏感膜，其中，所述SnO2-PDDAC敏感膜能够在常温下对气体进行检测，PDDAC与水按一定比例混合，形成合适粘度的溶剂，其目的在于一方面使其能和SnO2很好的混合，同时还可以与上述柔性衬底较好的粘结；另一方面，PDDAC的加入增强了常温下SnO2对被测气体的响应。在上述柔性气体传感器敏感膜的制备上，PDDAC不仅起到了粘合剂的作用，而且还对敏感材料的气敏性有一定的改善。制备的该SnO2-PDDAC敏感膜在常温下能够对醇类(甲醇、乙醇、异丙醇等)及氨气有较好的响应。
图6示出了依照本发明实施例的在已形成Au电极的柔性衬底上淀积SnO2-PDDAC敏感膜后的示意图。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种制备基于柔性衬底的在常温下检测气体的敏感膜材料的方法，包括：
选取一柔性衬底，并清洗该柔性衬底；
在该柔性衬底表面涂敷一层光刻胶，对该光刻胶进行光刻显影，在该柔性衬底表面形成电极图形；
在表面具有光刻胶及电极图形的柔性衬底上依次沉积Cr和Au；
剥离该柔性衬底上的光刻胶及光刻胶上沉积的Cr和Au，形成Au电极；
其特征在于，该方法还包括：
在已形成Au电极的该柔性衬底上沉积一层SnO2-PDDAC敏感膜。
2.根据权利要求1所述的制备基于柔性衬底的在常温下检测气体的敏感膜材料的方法，其特征在于，所述柔性衬底是PI或PET衬底。
3.根据权利要求1所述的制备基于柔性衬底的在常温下检测气体的敏感膜材料的方法，其特征在于，所述在该柔性衬底表面涂敷一层光刻胶的步骤中，所述光刻胶为9920正胶。
4.根据权利要求1所述的制备基于柔性衬底的在常温下检测气体的敏感膜材料的方法，其特征在于，所述在表面具有光刻胶及电极图形的柔性衬底上依次沉积Cr和Au的步骤中，是采用电子束蒸发技术在表面具有光刻胶及电极图形的柔性衬底上依次沉积Cr和Au。
5.根据权利要求1所述的制备基于柔性衬底的在常温下检测气体的敏感膜材料的方法，其特征在于，所述在已形成Au电极的该柔性衬底上沉积一层SnO2-PDDAC敏感膜的步骤中，是采用滴涂、旋涂或丝网印刷的方法在已形成Au电极的该柔性衬底上沉积一层SnO2-PDDAC敏感膜。
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