一种可检测环境气体的多功能手机及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种可检测环境气体的多功能手机及其应用。所述多功能手机包括：手机主体、气体传感器单元、温度传感器单元、多彩电致变色结构、信息处理单元及信息接收单元。所述多彩电致变色结构包括工作电极、电解质和对电极，所述工作电极包括彼此相对且平行设置的第一光学结构层和第二光学结构层，两者之间设置有介质层，所述介质层由电致变色材料组成，所述介质层与第一光学结构层、第二光学结构层的结合界面分别为介质层的第一表面、第二表面，所述第一表面、第二表面与介质层组成光学腔。本发明专利技术的多功能手机可以实现检测不同种类和浓度的气体而显示出丰富多彩的颜色变化，向用户展示其所处环境的气体信息，可广泛应用于多种气体检测场合。

【技术实现步骤摘要】
一种可检测环境气体的多功能手机及其应用
本专利技术涉及一种手机，具体涉及一种可检测环境气体的多功能手机及其应用，属于手机及光电

技术介绍
气体传感器已经广泛地应用于探测各种有毒、有害、易爆以及各种挥发性物质，同时也被应用于监控温室效应和大气污染等。科学技术的日益发展不断延伸了气体传感器的应用领域。在生物医学领域，气体传感器可以通过检查呼出气体成分及浓度来诊断一些疾病，或检测酒精，验证酒驾；在国防、反恐领域，气体传感器可以用来预防和检查有毒气体，并进行报警甚至自主解决问题；在家居领域，气体传感器可以用来检测装修残余的有害气体，进行报警提醒用户；在环境监测领域，气体传感器可用来检测空气中的PM2.5或汽车尾气浓度等，提醒人们远离；在实验室中，气体传感器可用来监测和检测氢气、氨气等气体泄漏，进行报警，降低人员伤害。面对越来越多的特殊信号和特殊环境，新型气体传感器技术需要实现传感器的集成化和智能化；实现传感技术硬件系统与元器件的微型化；开发与其他技术交叉整合的传感器智能系统。目前智能手机非常普遍，而作为一个智能化产品，却不存在环境气体检测功能，且手机上基本是一些应用软件上的功能较多，没有一些外加功能，比如温度检测功能，手机外壳体多彩变色功能等，表现出手机外在功能单一。因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种可检测环境气体的多功能手机，以克服现有技术中的不足。本专利技术的另一目的还在于提供所述可检测环境气体的多功能手机的应用，例如在环境气体检测领域中的应用。为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：本专利技术实施例提供了一种可检测环境气体的多功能手机，其包括：手机主体，气体传感器单元，至少用以检测环境气体；温度传感器单元，至少用以检测温度；多彩电致变色结构，其至少能够根据电信号变化而变色；信息处理单元，至少用以计算环境气体的种类和浓度，并能够调控所述多彩电致变色结构的透光率而使所述多彩电致变色结构变色；以及，信息接收单元，至少用以接收所述信息处理单元的信号，并显示环境气体的种类和浓度、温度；其中，所述多彩电致变色结构覆设于所述手机主体上，所述气体传感器单元、温度传感器单元均设置于所述多彩电致变色结构表面，且所述气体传感器单元、温度传感器单元还分别与所述信息处理单元连接；其中，所述多彩电致变色结构包括工作电极、电解质和对电极，所述电解质分布于工作电极和对电极之间，所述工作电极包括彼此相对且平行设置的第一光学结构层和第二光学结构层，所述第一光学结构层、第二光学结构层是光学反射性和/或光学透射性的，所述第一光学结构层和第二光学结构层之间设置有介质层，所述介质层由电致变色材料组成，所述介质层与第一光学结构层、第二光学结构层的结合界面分别为所述介质层的第一表面、第二表面，所述第一表面、第二表面与介质层组成光学腔；在入射光从第一光学结构层或第二光学结构层入射所述光学腔时，于所述第一表面形成的反射光和于所述第二表面形成的反射光的相移d为所述介质层的厚度，为所述介质层的折射率，λ为所述入射光的波长，为所述入射光在透过所述第一表面或第二表面时的折射角。在一些实施方案中，所述介质层主要由电致变色材料，例如有机材料或无机材料组成。在一些实施方案中，所述气体传感器单元包括PM2.5传感器、湿度传感器、酒精传感器、氢气传感器、氨气传感器、煤气瓦斯传感器、NOx传感器、CO传感器、CO2传感器、SOx传感器、H2S传感器、苯传感器、甲醛传感器中的任意一种或两种以上的组合。本专利技术实施例还提供了前述可检测环境气体的多功能手机于环境气体检测领域中的应用。本专利技术实施例还提供了一种检测环境气体的方法，所述方法主要基于前述可检测环境气体的多功能手机而实施，并且所述方法包括：将工作电极、对电极与电源连接形成工作电路；气体传感器单元检测环境气体，温度传感器单元检测温度，并将获得的环境气体的种类和浓度、温度信息输送至信息处理单元，所述信息处理单元调控所述多彩电致变色结构的透光率而使所述多彩电致变色结构变色；所述信息接收单元接收所述信息处理单元的信号，并显示环境气体的种类和浓度、温度。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术通过在手机主体的背面壳体设置多彩电致变色结构，以气体传感器单元感应环境中气体，通过CPU信息处理技术计算出气体种类和浓度并控制多彩电致变色结构显示出丰富多彩的颜色变化，温度传感器单元感测环境温度，向用户展示其所处环境的气体信息，结构简单，操作便捷且省时，可广泛应用于多种气体检测场合。附图说明图1是本专利技术一典型实施方案中可检测环境气体的多功能手机的背视结构示意图。图2是本专利技术一典型实施方案中可检测环境气体的多功能手机的截面示意图。图3是本专利技术一典型实施方案中可检测环境气体的多功能手机中多彩电致变色结构的结构示意图。图4是本专利技术一典型实施方案中可检测环境气体的多功能手机中多彩电致变色结构的工作电极的结构示意图。图5是本专利技术另一典型实施方案中可检测环境气体的多功能手机中多彩电致变色结构的结构示意图。图6是本专利技术一典型实施方案中一种新型多彩电致变色结构的结构示意图。图7是本专利技术一典型实施方案中一种新型反射/透射双模式多彩电致变色结构的示意图。图8是图7中电致变色工作电极的结构示意图。图9是本专利技术一典型实施方案中一种新型多彩电致变色结构的结构示意图。图10是本专利技术一典型实施方案中不同氧化钨厚度下新型多彩电致变色结构的从第一光学结构一侧看到的反射颜色的照片。图11为本专利技术一典型实施方案中不同氧化钨厚度下新型多彩电致变色结构的从PET基底方向看到的反射颜色的照片。图12为本专利技术一典型实施方案中不同氧化钨厚度下新型多彩电致变色结构的透射颜色的照片。图13为本专利技术一典型实施方案中一种新型多彩电致变色结构的结构示意图。图14为本专利技术一典型实施方案中不同氧化钨厚度下新型多彩电致变色结构的从第一光学结构一侧看到的反射颜色的照片。图15是本专利技术一典型实施方案中不同氧化钨厚度下新型多彩电致变色结构的从PET基底方向看到的反射颜色的照片。图16是本专利技术一典型实施方案中不同氧化钨厚度下新型多彩电致变色结构的透射颜色的照片。图17是本专利技术一典型实施方案中一种新型反射/透射双模式多彩电致变色器件的工作电极的结构示意图。图18是本专利技术一典型实施方案中不同氧化钨厚度多彩电致变色器件中工作电极(从第一光学结构和基底两侧方向拍摄)在不同电压下的照片。具体实施方式针对现有技术的诸多缺陷，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。但是，应当理解，在本专利技术范围内，本专利技术的上述各技术特征和在下文(实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以相互结合，从而构成新的或者优选的技术方方案。限于篇幅，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可检测环境气体的多功能手机，其特征在于包括：/n手机主体，/n气体传感器单元，至少用以检测环境气体；/n温度传感器单元，至少用以检测温度；/n多彩电致变色结构，其至少能够根据电信号变化而变色；/n信息处理单元，至少用以计算环境气体的种类和浓度，并能够调控所述多彩电致变色结构的透光率而使所述多彩电致变色结构变色；以及，/n信息接收单元，至少用以接收所述信息处理单元的信号，并显示环境气体的种类和浓度、温度；/n其中，所述多彩电致变色结构覆设于所述手机主体上，所述气体传感器单元、温度传感器单元均设置于所述多彩电致变色结构表面，且所述气体传感器单元、温度传感器单元还分别与所述信息处理单元连接；/n其中，所述多彩电致变色结构包括工作电极、电解质和对电极，所述电解质分布于工作电极和对电极之间，其特征在于：所述工作电极包括彼此相对且平行设置的第一光学结构层和第二光学结构层，所述第一光学结构层、第二光学结构层是光学反射性和/或光学透射性的，所述第一光学结构层和第二光学结构层之间设置有介质层，所述介质层由电致变色材料组成，所述介质层与第一光学结构层、第二光学结构层的结合界面分别为所述介质层的第一表面、第二表面，所述第一表面、第二表面与介质层组成光学腔；在入射光从第一光学结构层或第二光学结构层入射所述光学腔时，于所述第一表面形成的反射光和于所述第二表面形成的反射光的相移...

【技术特征摘要】
1.一种可检测环境气体的多功能手机，其特征在于包括：
手机主体，
气体传感器单元，至少用以检测环境气体；
温度传感器单元，至少用以检测温度；
多彩电致变色结构，其至少能够根据电信号变化而变色；
信息处理单元，至少用以计算环境气体的种类和浓度，并能够调控所述多彩电致变色结构的透光率而使所述多彩电致变色结构变色；以及，
信息接收单元，至少用以接收所述信息处理单元的信号，并显示环境气体的种类和浓度、温度；
其中，所述多彩电致变色结构覆设于所述手机主体上，所述气体传感器单元、温度传感器单元均设置于所述多彩电致变色结构表面，且所述气体传感器单元、温度传感器单元还分别与所述信息处理单元连接；
其中，所述多彩电致变色结构包括工作电极、电解质和对电极，所述电解质分布于工作电极和对电极之间，其特征在于：所述工作电极包括彼此相对且平行设置的第一光学结构层和第二光学结构层，所述第一光学结构层、第二光学结构层是光学反射性和/或光学透射性的，所述第一光学结构层和第二光学结构层之间设置有介质层，所述介质层由电致变色材料组成，所述介质层与第一光学结构层、第二光学结构层的结合界面分别为所述介质层的第一表面、第二表面，所述第一表面、第二表面与介质层组成光学腔；在入射光从第一光学结构层或第二光学结构层入射所述光学腔时，于所述第一表面形成的反射光和于所述第二表面形成的反射光的相移d为所述介质层的厚度，为所述介质层的折射率，λ为所述入射光的波长，为所述入射光在透过所述第一表面或第二表面时的折射角。


2.根据权利要求1所述的可检测环境气体的多功能手机，其特征在于：若定义所述第一光学结构层的折射率为则所述第一表面的反射系数其中为入射光于第一表面的入射角；
和/或，若定义所述第二光学结构层的折射率为则所述第二表面的反射系数其中为入射光在透过第二表面时的折射角。


3.根据权利要求2所述的可检测环境气体的多功能手机，其特征在于：所述工作电极的反射系数表示为：反射率表示为：


4.根据权利要求1-3中任一项所述的可检测环境气体的多功能手机，其特征在于：若定义所述第一光学结构层的折射率为则所述第一光学结构层的透射系数其中为入射光于第一表面的入射角；
和/或，若定义所述第二光学结构层的折射率为则所述第二光学结构层的透射系数其中为入射光在透过第二表面时的折射角。


5.根据权利要求4所述的可检测环境气体的多功能手机，其特征在于：所述工作电极的透射系数表示为：透过率表示为：


6.根据权利要求1所述的可检测环境气体的多功能手机，其特征在于：所述工作电极具有光学透射工作模式、光学反射工作模式或者光学透射及反射工作模式；优选的，在所述光学反射工作模式下，所述工作电极具有双面不对称结构色，而在所述光学透射工作模式下，所述工作电极具有透明结构色。


7.根据权利要求1所述的可检测环境气体的多功能手机，其特征在于：第一光学结构层、第二光学结构层中的任一者为金属层，另一者由气体组成，所述气体包括空气；或者，第一光学结构层、第二光学结构层均为金属层。


8.根据权利要求1所述的可检测环境气体的多功能手机，其特征在于：所述工作电极包括一个或多个第一光学结构层、一个或多个介质层和一个或多个第二光学结构层。


9.根据权利要求8所述的可检测环境气体的多功能手机，其特征在于：所述工作电极包括多个第一光学结构层和/或多个第二光学结构层以及多个介质层。


10.根据权利要求8所述的可检测环境气体的多功能手机，其特征在于：所述第一光学结构层和第二光学结构层中至少一者的材质包括金属材料；优选的，所述金属材料包括钨，金，银，铜，钛，铝，铬，铁，钴，镍，铂，锗，钯中的任意一种或多种的组合；和/或，所述第一光学结构层和第二光学结构层中至少一者的厚度为0～2000nm。


11.根据权利要求1所述的可检测环境气体的多功能手机，其特征在于：所述介质层的材质选自有机材料或无机材料；
优选的，所述无机材料包括金属单质或非金属单质、无机盐、氧化物中任意一种或多种的组合；
更优选的，所述非金属单质包括单晶硅、多晶硅、金刚石中任意一种或多种的组合；
更优选的，所述无机盐包括氟化物、硫化物、硒化物、氯化物、溴化物、碘化物、砷化物或碲化物中任意一种或多种的组合；
更优选的，所述氧化物包括WO3、NiO、TiO2、Nb2O5、Fe2O3、V2O5、Co2O3、Y2O3、Cr2O3、MoO3、Al2O3、SiO2、...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵志刚，陈健，王振，丛杉，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32