CN107748184A - 湿度传感器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种湿度传感器及其制备方法。该湿度传感器包括衬底、电极和湿度感应层，电极设置在衬底上，湿度感应层设置在衬底上，并完全覆盖电极，湿度感应层的材料包括质量比为8:1～1:8的第一湿敏材料和第二湿敏材料，第一湿敏材料选自氧化石墨烯、改性氧化石墨烯及氧化碳纳米管中的至少一种，第二湿敏材料选自全氟磺酸及磺化聚醚醚酮中的至少一种。上述湿度传感器对湿度响应的线性程度较高。

Description

湿度传感器及其制备方法
技术领域
本发明涉及湿度检测技术领域，特别涉及一种湿度传感器及其制备方法。
背景技术
湿度传感器是一类能检测环境湿度，并转换成输出信号的传感器，是应用最广泛的一类传感器。湿度传感器对湿度响应的线性程度不仅能影响到湿度传感器的精度，还会影响到湿度传感器结构的复杂程度和成本。
目前，很多新材料都有应用于湿度传感器的报道，例如，氧化石墨烯及其衍生物、氧化碳纳米管及其衍生物以及多种含有亲水官能团的高分子材料等。虽然这些新材料大部分都显示出优于常见商品化的湿度传感器的灵敏度和响应速度，但是对湿度响应的线性程度仍然较低。
发明内容
基于此，有必要提供一种对湿度响应的线性程度较高的湿度传感器。
此外，还提供一种湿度传感器的制备方法。
一种湿度传感器，包括衬底、电极和湿度感应层，所述电极设置在所述衬底上，所述湿度感应层设置在所述衬底上，并完全覆盖所述电极，所述湿度感应层的材料包括质量比为1:8～8:1的第一湿敏材料和第二湿敏材料，所述第一湿敏材料选自氧化石墨烯、改性氧化石墨烯及氧化碳纳米管中的至少一种，所述第二湿敏材料选自全氟磺酸及磺化聚醚醚酮中的至少一种。
上述湿度传感器通过使用湿度感应层设置在衬底上，并完全覆盖电极，且湿度感应层的材料包括第一湿敏材料和第二湿敏材料，第一湿敏材料选自氧化石墨烯、氨基化氧化石墨烯、磺化氧化石墨烯及氧化碳纳米管中的至少一种，第二湿敏材料选自全氟磺酸及磺化聚醚醚酮中的至少一种，而上述第一湿敏材料对于湿度的响应显示出凹函数性质，第二湿敏材料对于湿度的响应显示出凸函数性质，从而通过按照质量比为1:8～8:1将第一湿敏材料和第二湿敏材料共同形成湿度感应层，在两种材料的耦合作用下，能够互补出对湿度响应具有较高线性度的湿度传感器。
在其中一个实施例中，所述改性氧化石墨烯选自氨基化氧化石墨烯及磺化氧化石墨烯中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述第一湿敏材料为氨基化氧化石墨烯，所述第二湿敏材料为全氟磺酸，所述第一湿敏材料和所述第二湿敏材料的质量比为1:2～1:4。
在其中一个实施例中，所述电极为叉指电极。
在其中一个实施例中，所述电极包括导电层，所述导电层的材料选自金、铝、铜及银中的一种。
在其中一个实施例中，所述电极还包括与所述导电层层叠的过渡层，所述过渡层远离所述导电层的一面与所述衬底层叠，所述过渡层的材料选自铬及钛中的一种。
一种湿度传感器的制备方法，包括如下步骤：
在衬底上形成电极；
在所述衬底上形成湿度感应层，并使所述湿度感应层完全覆盖所述电极，得到湿度传感器，其中，所述湿度感应层的材料包括质量比为1:8～8:1的第一湿敏材料和第二湿敏材料，所述第一湿敏材料选自氧化石墨烯、改性氧化石墨烯及氧化碳纳米管中的至少一种，所述第二湿敏材料选自全氟磺酸及磺化聚醚醚酮中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述在所述衬底上形成湿度感应层的步骤具体为：将浆料涂覆在所述衬底上，并使所述浆料完全覆盖所述电极，经干燥，得到所述湿度感应层，其中，所述浆料包括所述第一湿敏材料、所述第二湿敏材料和溶剂。
在其中一个实施例中，在所述浆料中，所述第一湿敏材料和所述第二湿敏材料的总质量与所述溶剂的体积的比为1mg～5mg:1mL。
在其中一个实施例中，所述第一湿敏材料为氨基化氧化石墨烯，所述第二湿敏材料为全氟磺酸，其中，所述将浆料涂覆在所述衬底上之前，还包括所述浆料的配制步骤：配制含有所述第一湿敏材料和所述溶剂的预配液，且所述预配液的pH值为10～12；配制含有所述第二湿敏材料和所述溶剂的混合液；将所述预配液和所述混合液混合，得到所述浆料，其中，所述第一湿敏材料和所述第二湿敏材料的质量比为1:2～1:4。
在其中一个实施例中，所述干燥方法为自然干燥；或者，所述干燥的方法为烘烤，且烘烤温度不超过70℃。
附图说明
图1为一实施方式的湿度传感器的剖面图；
图2为一实施方式的湿度传感器的制备流程图；
图3为实施例1的湿度传感器的电荷转移电阻与湿度的关系图；
图4为对比例1的湿度传感器的电荷转移电阻与湿度的关系图；
图5为对比例2的湿度传感器的电荷转移电阻与湿度的关系图；
图6为待测环境的湿度RH小于45％时的拟合电路图；
图7为待测环境的湿度RH高于45％时的拟合电路图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
如图1所示，一实施方式的湿度传感器100，包括衬底110、电极120和湿度感应层130。
衬底110起到支撑湿度传感器100的作用。衬底110的材料为玻璃、陶瓷、有机高分子薄膜等绝缘材料。或者，衬底110还可以为表面形成有二氧化硅层的硅片；二氧化硅层的厚度为2微米～20微米。
电极120设置在衬底110上。具体地，电极120为叉指电极，叉指电极能够使湿度传感器100具有较好的信号强度。
更具体地，电极120的每个叉指的宽度为2微米～2毫米；相邻两个叉指之间的间距为2微米～2毫米，上述宽度的叉指和和叉指间距能够使湿度传感器100具有较好的信号强度。
可以理解，电极120不限于为叉指电极，例如，电极120还可以为整片状结构。
具体地，电极120包括导电层122，导电层122的材料选自金、铝、铜及银中的一种。其中，导电层122的厚度为50纳米～5000纳米。
进一步地，电极120还包括与导电层122层叠的过渡层124，过渡层124远离导电层122的一面与衬底110层叠，过渡层124的材料选自铬及钛中的一种。其中，铬和钛能够很好地将导电层122和衬底110粘结在一起，从而增加电极120的附着力，以增加湿度传感器100的使用寿命。其中，过渡层124的厚度为2纳米～10纳米。
可以理解，过渡层124也可以省略，导电层122直接形成在衬底110上。
湿度感应层130设置在衬底110上，并完全覆盖电极120。其中，湿度感应层130的材料包括质量比为1:8～8:1的第一湿敏材料和第二湿敏材料，第一湿敏材料选自氧化石墨烯、改性氧化石墨烯及氧化碳纳米管中的至少一种，第二湿敏材料选自全氟磺酸及磺化聚醚醚酮中的至少一种。
具体地，湿度感应层130的厚度为150纳米～220纳米。
上述第一湿敏材料对于湿度的响应显示出凹函数性质(即中间的湿度的数值小于线性拟合的数值，两端的数值大于拟合的数值)，第二湿敏材料对于湿度的响应显示出凸函数性质，从而通过按照上述比例将第一湿敏材料和第二湿敏材料共同形成湿度感应层130，在两种材料的耦合的作用下，能够互补出对湿度响应具有较高线性度的湿度传感器100。
具体地，改性氧化石墨烯选自氨基化氧化石墨烯及磺化氧化石墨烯中的至少一种。
进一步地，第一湿敏材料为氨基化氧化石墨烯，第二湿敏材料为全氟磺酸，第一湿敏材料和第二湿敏材料的质量比为1:2～1:4。该质量比的氨基化氧化石墨烯和全氟磺酸共同形成湿度感应层130能够使湿度传感器100对湿度响应具有较好的线性度。
具体在图示的实施例中，一个湿度感应层130对应两个电极120，即一个湿度感应层130完全覆盖两个电极120，且两个电极120间隔设置。
上述湿度传感器100通过使用湿度感应层130设置在衬底110上，并完全覆盖电极120，且湿度感应层130的材料包括第一湿敏材料和第二湿敏材料，第一湿敏材料选自氧化石墨烯、氨基化氧化石墨烯、磺化氧化石墨烯及氧化碳纳米管中的至少一种，第二湿敏材料选自全氟磺酸及磺化聚醚醚酮中的至少一种，而上述第一湿敏材料对于湿度的响应显示出凹函数性质，第二湿敏材料对于湿度的响应显示出凸函数性质，从而通过按照质量比为1:8～8:1将第一湿敏材料和第二湿敏材料共同形成湿度感应层130，在两种材料的耦合作用下，能够互补出对湿度响应具有较高线性度的湿度传感器100。
如图2所示，一实施方式的湿度传感器的制备方法，为上述湿度传感器的一种制备方法，该湿度传感器的制备方法包括如下步骤：
步骤S210：在衬底上形成电极。
其中，衬底的材料为玻璃、陶瓷、有机高分子薄膜等绝缘材料。或者，衬底还可以为表面形成有二氧化硅层的硅片；二氧化硅层的厚度为2微米～20微米。
具体地，电极为叉指电极。
进一步地，电极的每个叉指的宽度为2微米～2毫米；相邻两个叉指之间的间距为2微米～2毫米。
具体地，电极包括导电层，导电层的材料选自金、铝、铜及银中的一种。其中，导电层的厚度为50纳米～5000纳米。
进一步地，电极还包括与导电层层叠的过渡层，过渡层远离导电层的一面与衬底层叠，过渡层的材料选自铬及钛中的一种。其中，过渡层的厚度为2纳米～10纳米。
其中，在衬底上形成电极步骤为：先在衬底上采用光刻的方法形成电极图案，然后采用电子束蒸镀的方法依次在衬底上形成过渡层和导电层，以得到电极。
若无需过渡层，将导电层直接通过电子束蒸镀形成在衬底上，以得到电极。
步骤S220：在衬底上形成湿度感应层，并使湿度感应层完全覆盖电极，得到湿度传感器。
其中，湿度感应层的材料包括质量比为1:8～8:1的第一湿敏材料和第二湿敏材料，第一湿敏材料选自氧化石墨烯、改性氧化石墨烯及氧化碳纳米管中的至少一种，第二湿敏材料选自全氟磺酸及磺化聚醚醚酮中的至少一种。
具体地，改性氧化石墨烯选自氨基化氧化石墨烯及磺化氧化石墨烯中的至少一种。
具体地，在衬底上形成湿度感应层的步骤为：将浆料涂覆在衬底上，并使浆料完全覆盖电极，经干燥，得到湿度感应层，其中，浆料包括第一湿敏材料、第二湿敏材料和溶剂。其中，通过干燥，以使溶剂完全挥发。
更具体地，在浆料中，第一湿敏材料和第二湿敏材料的总质量与溶剂的体积的比为1mg～5mg:1mL。该浓度有利于第一湿敏材料和第二湿敏材料在溶剂中分散均匀。
具体地，将浆料涂覆在衬底上的方法为滴涂或喷涂。
具体地，溶剂选自水、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺及甲基吡咯烷酮中的一种。
进一步地，第一湿敏材料为氨基化氧化石墨烯，第二湿敏材料为全氟磺酸，将浆料涂覆在衬底上之前，还包括浆料的配制步骤：配制含有第一湿敏材料和溶剂的预配液，且预配液的pH值为10～12；配制含有第二湿敏材料和溶剂的混合液；将预配液和混合液混合，得到浆料，其中，第一湿敏材料和第二湿敏材料的质量比为1:2～1:4。使预配液的pH值为10～12，以使氨基化氧化石墨烯能够溶解在溶液中。
其中，预配液和混合液中的溶剂相同。
其中，将预配液和混合液混合的步骤为搅拌混合或超声波振动混合。
具体地，干燥方法为自然干燥；或者，干燥的方法为烘烤，烘烤温度不超过70℃，以防止湿敏材料变性；进一步地，烘烤温度为50℃～70℃，时间为12小时～24小时。
具体地，湿度感应层的厚度为150纳米～220纳米。
上述湿度传感器的制备方法操作简单，易于工业化生产。
以下为具体实施例部分(以下实施例如无特殊说明，则不含有除不可避免的杂质以外的其他未明确指出的组分。)：
实施例1
本实施例的湿度传感器的制备过程如下：
(1)在表面形成有厚度为20微米的二氧化硅层的硅片上采用光刻的方法形成电极图案，然后采用电子束蒸镀形成叉指电极，叉指电极的每个叉指的宽度为20微米，相邻两个叉指之间的间距为20微米，叉指电极的面积为3mm×5mm。其中，叉指电极由层叠的厚度为5纳米的铬层和厚度为50纳米的金层组成，铬层远离金层的一面与硅片的二氧化硅层层叠。
(2)将第一湿敏材料与水混合均匀，并用氨水调节pH值为10，得到预配液；将第二湿敏材料与水混合均匀得到混合液料；将预配液和混合液搅拌混合，得到浆料，且浆料中的第一湿敏材料和第二湿敏材料的总质量与水的体积的比为1mg:1mL。其中，第一湿敏材料为氨基化氧化石墨烯，第二湿敏材料为全氟磺酸，第一湿敏材料和第二湿敏材料的质量比为1:4。
(3)将浆料滴涂在衬底上，并使浆料完全覆盖叉指电极，并在常温下自然干燥24小时，以使溶剂完全挥发，形成厚度为180纳米的湿度感应层，得到湿度传感器。
实施例2
本实施例的湿度传感器的制备过程如下：
(1)在表面形成有厚度为2微米的二氧化硅层的硅片上采用光刻的方法形成电极图案，然后采用电子束蒸镀形成叉指电极，叉指电极的每个叉指的宽度为2微米，相邻两个叉指之间的间距为2微米，叉指电极的面积为3mm×5mm。其中，叉指电极由层叠的厚度为6纳米的铬层和厚度为100纳米的金层组成，铬层远离金层的一面与硅片的二氧化硅层层叠。
(2)将第一湿敏材料与水混合均匀，并用氨水调节pH值为10，得到预配液；将第二湿敏材料与水混合均匀得到混合液料；将预配液和混合液搅拌混合，得到浆料，且浆料中的第一湿敏材料和第二湿敏材料的总质量与水的体积的比为5mg:1mL。其中，第一湿敏材料为氨基化氧化石墨烯，第二湿敏材料为全氟磺酸，第一湿敏材料和第二湿敏材料的质量比为1:2。
(3)将浆料滴涂在衬底上，并使浆料完全覆盖叉指电极，并在50℃下干燥12小时，以使溶剂完全挥发，形成厚度为180纳米的湿度感应层，得到湿度传感器。
实施例3
本实施例的湿度传感器的制备过程如下：
(1)在表面形成有厚度为10微米的二氧化硅层的硅片上采用光刻的方法形成电极图案，然后采用电子束蒸镀形成叉指电极，叉指电极的每个叉指的宽度为2毫米，相邻两个叉指之间的间距为2毫米，叉指电极的面积为3mm×5mm。其中，叉指电极由层叠的厚度为8纳米的铬层和厚度为50纳米的金层组成，铬层远离金层的一面与硅片的二氧化硅层层叠。
(2)将第一湿敏材料与水混合均匀，并用氨水调节pH值为11，得到预配液；将第二湿敏材料与水混合均匀得到混合液料；将预配液和混合液搅拌混合，得到浆料，且浆料中的第一湿敏材料和第二湿敏材料的总质量与水的体积的比为2mg:1mL。其中，第一湿敏材料为氨基化氧化石墨烯，第二湿敏材料为全氟磺酸，第一湿敏材料和第二湿敏材料的质量比为1:3。
(3)将浆料滴涂在衬底上，并使浆料完全覆盖叉指电极，并在70℃下干燥12小时，以使溶剂完全挥发，形成厚度为180纳米的湿度感应层，得到湿度传感器。
实施例4
本实施例的湿度传感器的制备过程如下：
(1)在玻璃基板上采用光刻的方法形成电极图案，然后采用电子束蒸镀形成叉指电极，叉指电极的每个叉指的宽度为10微米，相邻两个叉指之间的间距为10微米，叉指电极的面积为3mm×5mm。其中，叉指电极由层叠的厚度为10纳米的钛层和厚度为50纳米的金层组成，铬层远离钛层的一面与玻璃基板层叠。
(2)将第一湿敏材料与二甲基甲酰胺混合均匀，得到预配液；将第二湿敏材料与二甲基甲酰胺混合均匀得到混合液料；将预配液和混合液搅拌混合，得到浆料，且浆料中的第一湿敏材料和第二湿敏材料的总质量与二甲基甲酰胺的体积的比为3mg:1mL。其中，第一湿敏材料为氧化碳纳米管，第二湿敏材料为磺化聚醚醚酮，第一湿敏材料和第二湿敏材料的质量比为1:3。
(3)将浆料滴涂在衬底上，并使浆料完全覆盖叉指电极，并在60℃下干燥12小时，以使溶剂完全挥发，形成厚度为150纳米的湿度感应层，得到湿度传感器。
实施例5
本实施例的湿度传感器的制备过程如下：
(1)在陶瓷基板上采用光刻的方法形成电极图案，然后采用电子束蒸镀形成叉指电极，叉指电极的每个叉指的宽度为20微米，相邻两个叉指之间的间距为20微米，叉指电极的面积为3mm×5mm。其中，叉指电极由层叠的厚度为2纳米的钛层和厚度为200纳米的银层组成，钛层远离银金层的一面与陶瓷基板层叠。
(2)将第一湿敏材料与二甲基乙酰胺混合均匀，并用氨水调节pH值为12，得到预配液；将第二湿敏材料与二甲基乙酰胺混合均匀得到混合液料；将预配液和混合液搅拌混合，得到浆料，且浆料中的第一湿敏材料和第二湿敏材料的总质量与二甲基乙酰胺的体积的比为4mg:1mL。其中，第一湿敏材料为磺化氧化石墨烯，第二湿敏材料为全氟磺酸，第一湿敏材料和第二湿敏材料的质量比为1:8。
(3)将浆料滴涂在衬底上，并使浆料完全覆盖叉指电极，并在常温下自然干燥24小时，以使溶剂完全挥发，形成厚度为220纳米的湿度感应层，得到湿度传感器。
实施例6
本实施例的湿度传感器的制备过程如下：
(1)在表面形成有厚度为20微米的二氧化硅层的硅片上采用光刻的方法形成电极图案，然后采用电子束蒸镀形成叉指电极，叉指电极的每个叉指的宽度为20微米，相邻两个叉指之间的间距为20微米，叉指电极的面积为3mm×5mm。其中，叉指电极由层叠的厚度为5纳米的铬层和厚度为500纳米的铝层组成，铬层远离铝层的一面与硅片的二氧化硅层层叠。
(2)将第一湿敏材料与甲基吡咯烷酮混合均匀，得到预配液；将第二湿敏材料与甲基吡咯烷酮混合均匀得到混合液料；将预配液和混合液搅拌混合，得到浆料，且浆料中的第一湿敏材料和第二湿敏材料的总质量与甲基吡咯烷酮的体积的比为1mg:1mL。其中，第一湿敏材料为氧化石墨烯，第二湿敏材料为全氟磺酸，第一湿敏材料和第二湿敏材料的质量比为8:1。
(3)将浆料滴涂在衬底上，并使浆料完全覆盖叉指电极，并在常温下自然干燥24小时，以使溶剂完全挥发，形成厚度为160纳米的湿度感应层，得到湿度传感器。
实施例7
本实施例的湿度传感器的制备过程与实施例1大致相同，区别仅在于，本实施例的浆料中的第一湿敏材料由质量比为1:1的氨基化氧化石墨烯和氧化石墨烯组成。
实施例8
本实施例的湿度传感器的制备过程与实施例1大致相同，区别在于，本实施例的第一湿敏材料和第二湿敏材料的质量比为1:1。
实施例9
本实施例的湿度传感器的制备过程与实施例1大致相同，区别在于，本实施例的第一湿敏材料和第二湿敏材料的质量比为1:8。
实施例10～实施例12
实施例10～实施例12的湿度传感器的制备过程与实施例5大致相同，区别在于，实施例10的第一湿敏材料和第二湿敏材料的质量比为1:4；实施例11的第一湿敏材料和第二湿敏材料的质量比为1:1；实施例11的第一湿敏材料和第二湿敏材料的质量比为4:1。
实施例13
本实施例的湿度传感器的制备过程与实施例1大致相同，区别仅在于，本实施例的浆料中的第一湿敏材料由质量比为1:1的氨基化氧化石墨烯和磺化氧化石墨烯组成，第二湿敏材料由质量比为1:1的全氟磺酸和磺化聚醚醚酮组成。
实施例14
本实施例的湿度传感器的制备过程与实施例1大致相同，区别仅在于，本实施例的浆料中的第一湿敏材料由质量比为1:1:1的氧化石墨烯、氨基化氧化石墨烯和氧化碳纳米管组成，第二湿敏材料由质量比为1:1的全氟磺酸和磺化聚醚醚酮组成。
实施例15
本实施例的湿度传感器的制备过程与实施例1大致相同，区别仅在于，本实施例电极仅为厚度为50纳米的铜层，即铜层直接与硅片的二氧化硅层层叠。
对比例1
对比例1的湿度传感器的制备过程如下：
(1)在表面形成有厚度为20微米的二氧化硅层的硅片上形成叉指电极：与实施例1的步骤(1)相同。
(2)将氨基化氧化石墨烯与水混合均匀，并用氨水调节pH值为10，得到浆料，且浆料中的氨基化氧化石墨烯的质量与水的体积的比为1mg:1mL。
(3)将浆料滴涂在衬底上，并使浆料完全覆盖叉指电极，并在常温下自然干燥24小时，以使溶剂完全挥发，形成厚度为180纳米的湿度感应层，得到湿度传感器。
对比例2
对比例2的湿度传感器的制备过程如下：
(1)在表面形成有厚度为20微米的二氧化硅层的硅片上形成叉指电极：与实施例1的步骤(1)相同。
(2)将全氟磺酸与水混合均匀，得到浆料，且浆料中的全氟磺酸的质量与水的体积的比为1mg:1mL。
(3)将浆料滴涂在衬底上，并使浆料完全覆盖叉指电极，并在常温下自然干燥24小时，以使溶剂完全挥发，形成厚度为180纳米的湿度感应层，得到湿度传感器。
测试：
采用阻抗分析仪对实施例1、对比例1和对比例2的湿度传感器进行测试，得到分别得到实施例1、对比例1和对比例2的湿度传感器的阻抗谱，分别将阻抗谱用拟合电路进行拟合，得到实施例1、对比例1和对比例2的湿度传感器在不同湿度下的电荷转移电阻(Rct)，分别得到实施例1、对比例1和对比例2的湿度传感器的电荷转移电阻与湿度的关系图。其中，图3、图4和图5分别为实施例1、对比例1和对比例2的的湿度传感器的电荷转移电阻与湿度的关系图。其中，根据拟合方程式logRct＝a+b×RH进行拟合，a和b分别表示特征参数，RH表示湿度(％)。拟合电路如图6和图7所示，其中，图6为待测环境的湿度RH小于或等于45％时的拟合电路(Q(RW))，图7为待测环境的湿度RH高于45％时的拟合电路(Q(RQ))，拟合电路中，Q表示常相位元件，W指Warburg元件，用来表征半无限扩散过程。
其中，将图3、图4和图5对比可以看出，实施例1的湿度传感器对于湿度响应的线性程度比对比例1和对比例2均要高，这说明将上述第一湿敏材料和第二湿敏材料制作成湿度感应层，能够有效地提高湿度传感器对于湿度响应的线性程度。
而实施例2～15的湿度传感器具有与实施例1相似的电荷转移电阻与湿度的关系图，在此不再赘述。
表1为实施例1～4、7～9和15以及对比例1和对比例2的湿度传感器的电荷转移电阻与湿度的关系图的拟合方程中的参数a和b，以及校正决定系数Adj-R Square。其中，Adj-R Square能够评价拟合效果，Adj-R Square的数值越接近1，则拟合效果越好。
表1
a b Adj-R Square
实施例1 10.3124 -0.07112 0.9902
实施例2 10.3602 -0.0754 0.9893
实施例3 10.1058 -0.6987 0.9839
实施例4 10.0953 -0.0723 0.9799
实施例7 9.2387 -0.0493 0.9866
实施例8 10.5575 -0.04905 0.9701
实施例9 9.4548 -0.0690 0.9692
实施例15 10.2503 -0.07325 0.9917
对比例1 9.9493 -0.0550 0.9682
对比例2 8.4584 -0.0637 0.9280
从表1中可以看出，实施例1～4、7～9和15的湿度传感器的电荷转移电阻与湿度的关系图的拟合方程中的Adj-R Square的数值至少为0.9692，且实施例1的湿度传感器的Adj-R Square的数值为0.9902，而对比例1和对比例2的湿度传感器的Adj-R Square的数值分别为0.9682和0.9280，显然，实施例1的湿度传感器对于湿度响应的具有较高的线性程度。其中，实施例5、6和实施例10～14的湿度传感器均具有比对比例1和对比例2的湿度传感器要高的Adj-R Square的数值，在此不再赘述。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种湿度传感器，其特征在于，包括衬底、电极和湿度感应层，所述电极设置在所述衬底上，所述湿度感应层设置在所述衬底上，并完全覆盖所述电极，所述湿度感应层的材料包括质量比为1:8～8:1的第一湿敏材料和第二湿敏材料，所述第一湿敏材料选自氧化石墨烯、改性氧化石墨烯及氧化碳纳米管中的至少一种，所述第二湿敏材料选自全氟磺酸及磺化聚醚醚酮中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的湿度传感器，其特征在于，所述改性氧化石墨烯选自氨基化氧化石墨烯及磺化氧化石墨烯中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的湿度传感器，其特征在于，所述第一湿敏材料为氨基化氧化石墨烯，所述第二湿敏材料为全氟磺酸，所述第一湿敏材料和所述第二湿敏材料的质量比为1:2～1:4。
4.根据权利要求1所述的湿度传感器，其特征在于，所述电极为叉指电极。
5.根据权利要求1所述的湿度传感器，其特征在于，所述电极包括导电层，所述导电层的材料选自金、铝、铜及银中的一种。
6.根据权利要求5所述的湿度传感器，其特征在于，所述电极还包括与所述导电层层叠的过渡层，所述过渡层远离所述导电层的一面与所述衬底层叠，所述过渡层的材料选自铬及钛中的一种。
7.一种湿度传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
在衬底上形成电极；
在所述衬底上形成湿度感应层，并使所述湿度感应层完全覆盖所述电极，得到湿度传感器，其中，所述湿度感应层的材料包括质量比为1:8～8:1的第一湿敏材料和第二湿敏材料，所述第一湿敏材料选自氧化石墨烯、改性氧化石墨烯及氧化碳纳米管中的至少一种，所述第二湿敏材料选自全氟磺酸及磺化聚醚醚酮中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的湿度传感器的制备方法，其特征在于，所述在所述衬底上形成湿度感应层的步骤具体为：将浆料涂覆在所述衬底上，并使所述浆料完全覆盖所述电极，经干燥，得到所述湿度感应层，其中，所述浆料包括所述第一湿敏材料、所述第二湿敏材料和溶剂。
9.根据权利要求8所述的湿度传感器的制备方法，其特征在于，在所述浆料中，所述第一湿敏材料和所述第二湿敏材料的总质量与所述溶剂的体积的比为1mg～5mg:1mL。
10.根据权利要求7所述的湿度传感器的制备方法，其特征在于，所述第一湿敏材料为氨基化氧化石墨烯，所述第二湿敏材料为全氟磺酸，其中，所述将浆料涂覆在所述衬底上之前，还包括所述浆料的配制步骤：配制含有所述第一湿敏材料和所述溶剂的预配液，且所述预配液的pH值为10～12；配制含有所述第二湿敏材料和所述溶剂的混合液；将所述预配液和所述混合液混合，得到所述浆料，其中，所述第一湿敏材料和所述第二湿敏材料的质量比为1:2～1:4。
11.根据权利要求7所述的湿度传感器的制备方法，其特征在于，所述干燥方法为自然干燥；或者，所述干燥的方法为烘烤，且烘烤温度不超过70℃。
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