氮化硼基电容式湿度传感器及其制备方法

    专利查询2026-09-13  4


    本发明属于湿度传感器,具体涉及氮化硼基电容式湿度传感器及其制备方法。


    背景技术:

    1、湿度是一个与人类生活密切相关的物理量,对人类健康和各行各业都有重要的影响。湿度传感器作为一种重要的环境监测设备,在工业、农业、家居和医疗等多个领域得到了广泛应用。目前,市场上的湿度传感器主要分为电阻式和电容式等几大类。电阻式湿度传感器通过湿度引起的材料电阻变化来测量湿度,而电容式湿度传感器则利用湿度对电容器电容值的影响来进行检测。相比于电阻式传感器,电容式传感器具有更高的稳定性,更低的功耗,更强的抗干扰能力和更长的使用寿命。

    2、随着科技的发展,湿度传感器的技术水平不断提高,性能也逐步优化。在精度、响应速度、稳定性和可靠性等方面取得了显著的进步。然而,现有的湿度传感器在实际应用中仍然面临一些挑战,如环境适应性差、测量范围有限、抗干扰能力弱等。此外,在一些极端环境下,如高温、高湿、腐蚀性气体环境中,湿度传感器的性能易受到影响,从而导致测量数据不准确。


    技术实现思路

    1、有鉴于此,一方面,一些实施例公开了氮化硼基电容式湿度传感器的制备方法,包括步骤:

    2、s1、在聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底上蒸镀金层;

    3、s2、刻蚀金层,在聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底上形成金叉指电极;

    4、s3、将氮化硼分散液旋涂在叉指电极上,得到氮化硼基电容式湿度传感器;其中,氮化硼分散液中的氮化硼经过氨水亲水化处理。

    5、进一步,一些实施例公开的氮化硼基电容式湿度传感器的制备方法,氮化硼的亲水化处理方法包括:

    6、氮化硼粉末分散在氨水中,进行亲水化处理,得到氮化硼氨水混合液;

    7、氮化硼氨水混合液离心处理,得到亲水性氮化硼粉末;

    8、亲水性氮化硼粉末分散在去离子水中,得到氮化硼分散液。

    9、一些实施例公开的氮化硼基电容式湿度传感器的制备方法,金叉指电极的叉指间距为100μm。

    10、一些实施例公开的氮化硼基电容式湿度传感器的制备方法,氮化硼分散液中的氮化硼为粒径为100~200nm的六方氮化硼纳米片。

    11、一些实施例公开的氮化硼基电容式湿度传感器的制备方法,步骤s1中,在聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底上蒸镀金层的方法具体包括:

    12、切割聚对苯二甲酸乙二醇酯,得到具有设定尺寸的衬底;

    13、对衬底进行预处理;

    14、预处理后的衬底转移到真空蒸发台中;

    15、抽真空,蒸镀,在衬底上形成一层金层。

    16、一些实施例公开的氮化硼基电容式湿度传感器的制备方法,步骤s2中,形成叉指电极的过程包括:

    17、在镀有金层的聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底上旋涂光刻胶;

    18、涂油光刻胶的聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底加热前烘干;

    19、使用紫外光刻机和掩膜版对前烘干处理后的衬底进行曝光处理;

    20、曝光处理后的衬底进行显影,衬底上的金层转换形成金叉指电极图案;

    21、形成金叉指电极图案的衬底进行后烘干,在衬底上得到金叉指电极。

    22、一些实施例公开的氮化硼基电容式湿度传感器的制备方法,步骤s3中,旋涂得到氮化硼基电容式湿度传感器的方法包括:

    23、将形成有金叉指电极的聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底放入旋涂机的吸盘上固定;

    24、将氮化硼分散液滴到金叉指电极上;

    25、旋涂,得到氮化硼基电容式湿度传感器。

    26、另一方面,一些实施例公开了氮化硼基电容式湿度传感器,由氮化硼基电容式湿度传感器的制备方法得到,该氮化硼基电容式湿度传感器包括聚苯二甲酸乙二醇酯衬底和在聚苯二甲酸乙二醇酯衬底上形成的金叉指电极,金叉指电极上覆盖有氮化硼层;其中,金叉指电极的叉指间距为100μm,氮化硼层由粒度为100~200nm的六方氮化硼纳米片形成。

    27、进一步,一些实施例公开的氮化硼基电容式湿度传感器,湿度传感器的电容随湿度增大而增大。

    28、一些实施例公开的氮化硼基电容式湿度传感器,湿度传感器的湿度检测范围为11~98%rh,灵敏度达到124135.57%pf/rh。

    29、本发明实施例公开的氮化硼基电容式湿度传感器的制备方法,得到了氮化硼基电容式湿度传感器,该湿度传感器中所述氮化硼基电容式湿度传感器包括聚苯二甲酸乙二醇酯衬底和在所述聚苯二甲酸乙二醇酯衬底上形成的金叉指电极,金叉指电极上覆盖有经过氨水亲水化处理的氮化硼层;金叉指电极的叉指间距为100μm,氮化硼层由粒度为100~200nm的六方氮化硼纳米片形成;经过氨水亲水化处理的六方氮化硼纳米片在金叉指电极表面形成的氮化硼层,具有良好的亲水性能,在湿度低的环境中,氮化硼表面吸附的水分子数量较少,表现出低的电容值;在高湿度环境中,氮化硼表面吸附了大量的水分子,表现出高的电容值。在宽的湿度检测范围11~98%rh,对湿度进行准确检测,而且具有高的灵敏度,可达124135.57%pf/rh,响应速度快,同时具有良好的稳定性,在湿度传感器领域有良好应用前景。



    技术特征:

    1.氮化硼基电容式湿度传感器的制备方法,其特征在于,包括步骤:

    2.根据权利要求1所述的氮化硼基电容式湿度传感器的制备方法,其特征在于,所述氮化硼的亲水化处理方法包括:

    3.根据权利要求1所述的氮化硼基电容式湿度传感器的制备方法,其特征在于,所述金叉指电极的叉指间距为100μm。

    4.根据权利要求1所述的氮化硼基电容式湿度传感器的制备方法,其特征在于,所述氮化硼分散液中的氮化硼为粒径为100~200nm的六方氮化硼纳米片。

    5.根据权利要求1所述的氮化硼基电容式湿度传感器的制备方法,其特征在于,步骤s1中,在聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底上蒸镀金层的方法具体包括:

    6.根据权利要求1所述的氮化硼基电容式湿度传感器的制备方法,其特征在于,步骤s2中,形成叉指电极的过程包括:

    7.根据权利要求1所述的氮化硼基电容式湿度传感器的制备方法,其特征在于,步骤s3中,旋涂得到氮化硼基电容式湿度传感器的方法包括:

    8.氮化硼基电容式湿度传感器,其特征在于,由权利要求1所述的氮化硼基电容式湿度传感器的制备方法得到,所述氮化硼基电容式湿度传感器包括聚苯二甲酸乙二醇酯衬底和在所述聚苯二甲酸乙二醇酯衬底上形成的金叉指电极,所述金叉指电极上覆盖有氮化硼层;其中,所述金叉指电极的叉指间距为100μm,所述氮化硼层由粒度为100~200nm的六方氮化硼纳米片形成。

    9.根据权利要求8所述的氮化硼基电容式湿度传感器,其特征在于,所述湿度传感器的电容随湿度增大而增大。

    10.根据权利要求8所述的氮化硼基电容式湿度传感器,其特征在于,所述湿度传感器的湿度检测范围为11~98%rh,灵敏度达到124135.57%pf/rh。


    技术总结
    本发明实施例公开了氮化硼基电容式湿度传感器及其制备方法;制备方法包括:在聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底上蒸镀金层;刻蚀金层,在聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底上形成金叉指电极;将氮化硼分散液旋涂在叉指电极上,得到氮化硼基电容式湿度传感器。氮化硼基电容式湿度传感器包括聚苯二甲酸乙二醇酯衬底和在该衬底上形成的金叉指电极,金叉指电极上覆盖有氮化硼层;其中,金叉指电极的叉指间距为100μm,氮化硼层由粒度为100~200nm的六方氮化硼纳米片形成。经过氨水亲水化处理的六方氮化硼纳米片在金叉指电极表面形成的氮化硼层,具有良好的亲水性能,能够在相对湿度11~98%RH内进行准确检测,而且具有高的灵敏度,可达124135.57%pF/RH。

    技术研发人员:秦金旭,单崇新,杨西贵,张吾优
    受保护的技术使用者:郑州大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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