一种微型pH传感器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种微型pH传感器及其制备方法。采用本发明专利技术所述方法制备的pH传感器为薄片式、全固态的微型pH传感器，具有体积小、结构稳定性好、可靠性高、密封性好的优点，可以安放在仪器设备的任何测试部位，受外界因素影响小，尤其适用于高盐高湿微液膜环境下飞行器腐蚀状况的直接实时监测。并且本发明专利技术采用的氢离子敏感电极弥补了现有技术中，pH传感器在碱性环境下稳定性较差的缺陷，进一步提高pH传感器在高盐高湿环境下的电位稳定性。只需在两电极间使用移液枪移取一滴微液，即可使参比电极和工作电极之间形成通路，依据两电极之间的电势差，来监测氢离子的浓度，提高了复杂环境下飞行器腐蚀状况监测的稳定性，同时提高了传感器的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种微型pH传感器及其制备方法
本专利技术涉及pH传感器
，特别是涉及一种微型pH传感器及其制备方法。
技术介绍
腐蚀是飞行器结构损伤的主要形式之一，占全部结构损伤的20％。飞行器结构腐蚀是构件在大气腐蚀微液膜环境下通过化学或电化学作用而发生的积累性化学损失和破坏。在腐蚀发生初期，腐蚀部位很难探测到，当其萌生后若不加以控制将比其它损伤发展更快、更严重。飞行器的腐蚀损伤直接影响着飞行器的出勤率，更严重影响着飞行员的人生安全。因此，必须采取积极防护措施，提早预估飞行器腐蚀程度，以降低飞行器维修成本及避免悲剧的发生。我国东部沿海地区不管是民用还是军用飞机，由于长期在高盐雾、高湿度等恶劣、复杂环境下执行飞行任务，飞行器表面甚至驾驶舱内部无时无刻不在遭受着各种各样的腐蚀。这些腐蚀在发生初期人的肉眼一般观察不到，等到发现时飞行器表面已经遭受了严重腐蚀，这将大大缩减飞行器的服役寿命，并将严重威胁飞行员的人生安全。目前，我国对飞行器的腐蚀防护还只是以密封隔水和机体定期检查为主，传统检测方式效率较低、成本偏高，虽然也有报道通过超声、红外成像等技术来评估飞行器等的腐蚀状况，但这些方法都是在飞行器已经被腐蚀比较严重情况下才检测出腐蚀部位，效率低下且成本较高。现有的常用的监测氢离子浓度的仪器是玻璃pH计，但是玻璃pH电极存在易碎、内阻较大、在酸碱酸碱溶液中稳定性较差且易变形等缺点，不能够用于对高盐高湿微液膜环境下飞行器腐蚀状况的直接实时监测。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种微型pH传感器及其制备方法，以制备一种稳定性高、灵敏性好、能够适用于高盐高湿微液膜环境中pH值实时监测的微型pH传感器。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种微型pH传感器，所述微型pH传感器包括：聚酰亚胺薄片基板、导电银胶丝网印刷层、Ag/AgCl参比电极、氢离子敏感电极、聚氨酯隔层以及AB胶涂层；所述导电银胶丝网印刷层印刷在所述聚酰亚胺薄片基板上方；所述Ag/AgCl参比电极和所述氢离子敏感电极设置在所述导电银胶丝网印刷层上且互不接触；所述聚氨酯隔层涂覆在所述聚酰亚胺薄片基板上；所述AB胶涂层涂覆在所述Ag/AgCl参比电极和所述氢离子敏感电极四周。可选的，所述导电银胶丝网印刷层由电极粘接印刷层、导线印刷层和焊点印刷层组成；所述电极粘接印刷层具体包括第一电极粘接印刷层和第二电极粘接印刷层；所述Ag/AgCl参比电极粘接于所述第一电极粘接印刷层上；所述氢离子敏感电极粘接于所述第二电极粘接印刷层上；所述第一电极粘接印刷层和所述第二电极粘接印刷层不接触；所述导线印刷层包括第一导线印刷层和第二导线印刷层，所述第一导线印刷层和所述第二导线印刷层不接触；所述焊点印刷层包括第一焊点印刷层和第二焊点印刷层，所述第一焊点印刷层与所述第二焊点印刷层不接触；所述第一导线印刷层的一端连接所述第一焊点印刷层，另一端连接所述第一电极粘接印刷层；所述第二导线印刷层的一端连接所述第二焊点印刷层，另一端连接所述第二电极粘接印刷层；所述聚氨酯隔层涂覆在所述聚酰亚胺薄片基板表面的聚氨酯隔层涂覆区域，所述聚氨酯隔层涂覆区域为所述聚酰亚胺薄片基板上表面内除所述电极粘接印刷层及所述焊点印刷层以外的区域。可选的，所述Ag/AgCl参比电极包括参比电极基体和沉积在所述参比电极基体表面的AgCl层；所述氢离子敏感电极为RuO2-IrO2基H+工作电极或RuO2基H+工作电极；所述RuO2-IrO2基H+工作电极包括第一基体和涂覆在所述第一基体表面的第一氢离子敏感物质；所述第一基体为钛片；所述第一氢离子敏感物质为RuO2和IrO2组合物；所述RuO2基H+工作电极包括第二基体和涂覆在所述第二基体表面的第二氢离子敏感物质；所述第二基体为硅基片；所述第二氢离子敏感物质为RuO2。本专利技术还提供了一种微型pH传感器制备方法，所述制备方法用于制备所述微型pH传感器，所述制备方法包括：准备聚酰亚胺薄片基板；在所述聚酰亚胺薄片基板上表面印刷导电银胶丝网印刷层；在所述导电银胶丝网印刷层上粘接Ag/AgCl参比电极和氢离子敏感电极；所述Ag/AgCl参比电极与所述氢离子敏感电极互不接触；在所述聚酰亚胺薄片基板上涂覆聚氨酯，形成聚氨酯隔层；在所述Ag/AgCl参比电极和所述氢离子敏感电极四周涂覆AB胶，形成AB胶涂层。可选的，所述在所述聚酰亚胺薄片基板上表面印刷导电银胶丝网印刷层，具体包括：采用丝网印刷法在所述聚酰亚胺薄片基板上表面印刷一层导电银胶丝网印刷层；所述导电银胶丝网印刷层由电极粘接印刷层、导线印刷层和焊点印刷层组成；所述电极粘接印刷层具体包括第一电极粘接印刷层和第二电极粘接印刷层；所述第一电极粘接印刷层和所述第二电极粘接印刷层不接触；所述导线印刷层包括第一导线印刷层和第二导线印刷层，所述第一导线印刷层和所述第二导线印刷层不接触；所述焊点印刷层包括第一焊点印刷层和第二焊点印刷层，所述第一焊点印刷层与所述第二焊点印刷层不接触；所述第一导线印刷层的一端连接所述第一焊点印刷层，另一端连接所述第一电极粘接印刷层；所述第二导线印刷层的一端连接所述第二焊点印刷层，另一端连接所述第二电极粘接印刷层。可选的，所述在所述导电银胶丝网印刷层上粘接Ag/AgCl参比电极和氢离子敏感电极，具体包括：在所述第一电极粘接印刷层上粘接所述Ag/AgCl参比电极；所述Ag/AgCl参比电极包括参比电极基体和沉积在所述参比电极基体表面的AgCl层；在所述第二电极粘接印刷层上粘接所述氢离子敏感电极。可选的，在所述第一电极粘接印刷层上粘接所述Ag/AgCl参比电极的步骤之前，还包括：采用电化学工作站计时电位法制备所述Ag/AgCl参比电极。可选的，在所述第二电极粘接印刷层上粘接所述氢离子敏感电极的步骤之前，还包括：准备钛片；对所述钛片进行预处理，形成第一基体；采用聚合物前驱体法制备第一氢离子敏感物质；所述第一氢离子敏感物质为RuO2和IrO2组合物；在所述第一基体上涂覆所述第一氢离子敏感物质，形成所述氢离子敏感电极。可选的，在所述第二电极粘接印刷层上粘接所述氢离子敏感电极的步骤之前，还包括：准备硅基片；对所述硅基片进行清洗，形成所述第二基体；采用聚合物前驱体法制备第二氢离子敏感物质；所述第二氢离子敏感物质为RuO2；采用磁控溅射技术在所述第二基体表面沉积所述第二氢离子敏感物质，形成所述氢离子敏感电极。可选的，所述在所述聚酰亚胺薄片基板上涂覆聚氨酯，形成聚氨酯隔层，具体包括：在所述聚酰亚胺薄片基板表面的聚氨酯隔层涂覆区域涂覆所述聚氨酯，形成所述聚氨酯隔层；所述聚氨酯隔层涂覆区域为所述聚酰亚胺薄片基板上表面内除所述电极粘接印刷层及所述焊点印刷层以外的区域。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供一种微型pH传感器及其制备方法。采用本专利技术提供的方法制备的pH传感器为薄片式、全固态的微型pH传感器，具有体积小、结构稳定性好、可靠性高、密封性好的优点，可以安放在仪器设备的任何测试部位，受外界因素影响小，尤其适用于在高盐高湿微液膜环境下飞行器腐蚀状况的直接实时监测。并且本专利技术采用的RuO2-IrO2基H+工作电极能够弥补此前工作中，pH传感器在碱性环境下稳定性较差的缺陷，进一步提高pH传感器在高盐高湿环境下的电位稳定性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微型pH传感器，其特征在于，所述微型pH传感器包括：聚酰亚胺薄片基板、导电银胶丝网印刷层、Ag/AgCl参比电极、氢离子敏感电极、聚氨酯隔层以及AB胶涂层；所述导电银胶丝网印刷层印刷在所述聚酰亚胺薄片基板上方；所述Ag/AgCl参比电极和所述氢离子敏感电极设置在所述导电银胶丝网印刷层上且互不接触；所述聚氨酯隔层涂覆在所述聚酰亚胺薄片基板上；所述AB胶涂层涂覆在所述Ag/AgCl参比电极和所述氢离子敏感电极四周。

【技术特征摘要】
1.一种微型pH传感器，其特征在于，所述微型pH传感器包括：聚酰亚胺薄片基板、导电银胶丝网印刷层、Ag/AgCl参比电极、氢离子敏感电极、聚氨酯隔层以及AB胶涂层；所述导电银胶丝网印刷层印刷在所述聚酰亚胺薄片基板上方；所述Ag/AgCl参比电极和所述氢离子敏感电极设置在所述导电银胶丝网印刷层上且互不接触；所述聚氨酯隔层涂覆在所述聚酰亚胺薄片基板上；所述AB胶涂层涂覆在所述Ag/AgCl参比电极和所述氢离子敏感电极四周。2.根据权利要求1所述的微型pH传感器，其特征在于，所述导电银胶丝网印刷层由电极粘接印刷层、导线印刷层和焊点印刷层组成；所述电极粘接印刷层具体包括第一电极粘接印刷层和第二电极粘接印刷层；所述Ag/AgCl参比电极粘接于所述第一电极粘接印刷层上；所述氢离子敏感电极粘接于所述第二电极粘接印刷层上；所述第一电极粘接印刷层和所述第二电极粘接印刷层不接触；所述导线印刷层包括第一导线印刷层和第二导线印刷层，所述第一导线印刷层和所述第二导线印刷层不接触；所述焊点印刷层包括第一焊点印刷层和第二焊点印刷层，所述第一焊点印刷层与所述第二焊点印刷层不接触；所述第一导线印刷层的一端连接所述第一焊点印刷层，另一端连接所述第一电极粘接印刷层；所述第二导线印刷层的一端连接所述第二焊点印刷层，另一端连接所述第二电极粘接印刷层；所述聚氨酯隔层涂覆在所述聚酰亚胺薄片基板表面的聚氨酯隔层涂覆区域，所述聚氨酯隔层涂覆区域为所述聚酰亚胺薄片基板上表面内除所述电极粘接印刷层及所述焊点印刷层以外的区域。3.根据权利要求2所述的微型pH传感器，其特征在于，所述Ag/AgCl参比电极包括参比电极基体和沉积在所述参比电极基体表面的AgCl层；所述氢离子敏感电极为RuO2-IrO2基H+工作电极或RuO2基H+工作电极；所述RuO2-IrO2基H+工作电极包括第一基体和涂覆在所述第一基体表面的第一氢离子敏感物质；所述第一基体为钛片；所述第一氢离子敏感物质为RuO2和IrO2组合物；所述RuO2基H+工作电极包括第二基体和涂覆在所述第二基体表面的第二氢离子敏感物质；所述第二基体为硅基片；所述第二氢离子敏感物质为RuO2。4.一种微型pH传感器制备方法，其特征在于，所述制备方法用于制备权利要求1所述的微型pH传感器，所述制备方法包括：准备聚酰亚胺薄片基板；在所述聚酰亚胺薄片基板上表面印刷导电银胶丝网印刷层；在所述导电银胶丝网印刷层上粘接Ag/AgCl参比电极和氢离子敏感电极；所述Ag/AgCl参比电极与所述氢离子敏感电极互不接触；在所述聚酰亚胺薄片基板上涂覆聚氨酯，形成聚氨酯隔层；在所述Ag/AgCl参比电极和所述氢离子敏感电极四周涂覆AB胶，形成AB胶涂层。...

【专利技术属性】
技术研发人员：季宏丽，裘进浩，贾军军，张超，吴义鹏，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32