【技术实现步骤摘要】
本申请涉及乙烯气体传感检测，具体而言涉及一种自加热的激光诱导石墨烯乙烯传感装置及其制备方法。
技术介绍
1、乙烯是一种无色无味的植物激素，在果实成熟过程中发挥着重要作用。植物释放的乙烯可以促进果实成熟和质量变化。通过监测与调节植物成长过程中乙烯浓度可以有效控制植物成熟过程。因此，乙烯传感器在农业方面具有广泛的应用前景。现有技术通常利用气相色谱法、荧光电荷法、光声光谱法等方式监测乙烯浓度，这些方式虽然具有较高的灵敏度，但使用的仪器价格昂贵、体积庞大，不便于在仓储现场进行现场监测。因此，电阻式乙烯传感器得益于其优异的价格、较长使用寿命和便携性而受到欢迎。
2、二氧化锡(sno2)是一种典型的气体敏感材料。由于sno2具有较大的表面积比和独特的电性能，其在乙烯传感领域表现出优异的前景。但sno2在室温下对乙烯的传感性能不佳，其响应能力对温度条件有很大的依赖性。温度的升高一方面可以加快化学吸附速率，另一方面可限制吸附气体分子的数量从而提升二氧化锡传感器材料的检测效果。因此，现有的乙烯气体检测装置中需要通过复杂的温控手段寻找一个良好的温度平衡点，才能使传感器获得最佳性能。
3、现阶段，绝大多数研究采用侧式加热器或者暖台以保持在较高的温度范围来达到较为理想的检测性能。但一方面这些加热方式的热转换效率低，控制能力差；另一明显的缺点是这些加热方式集成度过低，严重限制了乙烯传感器在仓储空间、运输空间等某些特殊场合的应用。因此，需要寻找更加高效、稳定的加热条件，实现乙烯气体传感器的广泛应用。
4、此外，现阶段，为
技术实现思路
1、本申请针对现有技术的不足，提供一种自加热的激光诱导石墨烯乙烯传感装置及其制备方法，本申请利用石墨烯的加热特性，使二氧化锡达到较高温度从而实现较为理想的效果。
2、本申请具体采用如下技术方案。
3、首先，为实现上述目的，提出一种自加热的激光诱导石墨烯乙烯传感装置，其包括：基底；电极模块，其设置在基底的一侧表面，所述电极模块具有叉指结构；加热模块，其设置在基底的另一侧表面，所述加热模块至少覆盖电极模块叉指结构所在区域；敏感材料，其均匀附着在电极模块表面，完整覆盖所述叉指结构以及叉指结构之间的基底表面；所述电极模块和加热模块分别通过相互独立的导线与传感信号接收装置和直流电源电连接，所述直流电源导通后使得加热模块表面的温度维持在250℃至370℃之间。
4、可选的，如上任一所述的自加热的激光诱导石墨烯乙烯传感装置，其中，所述基底为聚酰亚胺薄膜，所述敏感材料为二氧化锡，所述电极模块及加热模块均为对聚酰亚胺薄膜进行激光转化蚀刻加工所形成的石墨烯图案；所述电极模块及二氧化锡敏感材料设置在聚酰亚胺薄膜的同一侧表面，所述加热模块设置在聚酰亚胺薄膜的另一侧表面。
5、可选的，如上任一所述的自加热的激光诱导石墨烯乙烯传感装置，其中，所述加热模块为完整覆盖在电极模块及二氧化锡敏感材料所设区域背侧的矩形结构的激光转化石墨烯图案；连通至直流电源正负两极的两根导线由导电胶带和银漆共同固定在矩形结构激光转化石墨烯图案的相对两侧。
6、可选的，如上任一所述的自加热的激光诱导石墨烯乙烯传感装置，其中，所述聚酰亚胺薄膜设置为具有:连接端，其附着于待测位置表面；支撑臂，其由连接端向上弯折并设置为上凸于待测表面；应力平衡端子，其边缘设置有向下的弯折，所述弯折分别连接至各支撑臂的顶端，形成上凸于待测表面的平台。
7、可选的，如上任一所述的自加热的激光诱导石墨烯乙烯传感装置，其中，所述电极模块、敏感材料设置在所述应力平衡端子的一侧表面，所述加热模块设置在所述应力平衡端子的另一侧表面。
8、可选的，如上任一所述的自加热的激光诱导石墨烯乙烯传感装置，其中，所述应力平衡端子的一侧表面，分别在电极模块叉指结构相对两侧的连接臂上黏贴有导电胶带，所述导电胶带下固定有连接至传感信号接收装置的所述导线；所述导电胶带与导线的连接位置之间还涂覆有银漆；所述应力平衡端子的另一侧表面，分别在矩形结构激光转化石墨烯图案的相对两侧分别黏贴有导电胶带，所述导电胶带下固定有连接至直流电源的所述导线；所述导电胶带与导线的连接位置之间还涂覆有银漆。
9、可选的，如上任一所述的自加热的激光诱导石墨烯乙烯传感装置，其中，所述直流电源通过导线稳定向矩形结构激光转化石墨烯图案输出5.5v电压，使得加热模块表面的温度维持在250℃。
10、可选的，如上任一所述的自加热的激光诱导石墨烯乙烯传感装置，其中，所述二氧化锡敏感材料由如下步骤沉积在电极模块表面：称量1g二氧化锡粉末，将其与5ml乙醇溶液混合均匀；然后利用台式匀胶机将混合溶液沉积至lig电极层表面；以500r/min的转速持续旋转聚酰亚胺薄膜10s，或以900r/min的转速持续旋转聚酰亚胺薄膜10s后，将聚酰亚胺薄膜置于恒温加热台上以100℃的温度保持5分钟，待表面二氧化锡气敏层完全干燥后获得。
11、同时，为实现上述目的，本申请还提供一种用于如上任一所述的自加热的激光诱导石墨烯乙烯传感装置的制备方法，其步骤包括：将聚酰亚胺薄膜剪裁为长条形状，使用聚二甲基硅氧烷将聚酰亚胺薄膜粘附固定在透明玻璃板表面，将玻璃板放置放在温度为80℃的加热台上进行退火处理；退火处理完毕后，使用10.6μm的红外激光在透明玻璃板表面所粘附固定的亚胺薄膜表面进行激光蚀刻，对聚酰亚胺薄膜进行转化进而制备出石墨烯材质的叉指结构电极模块，然后将聚酰亚胺薄膜翻转，在聚酰亚胺薄膜背面对应于叉指结构电极模块的位置进行激光蚀刻获得加热模块的矩形结构；在电极模块叉指结构相对两侧的连接臂上以及加热模块的矩形结构两侧分别涂覆银漆，并利用导电胶带将导线固定在银漆区域；称量1g二氧化锡粉末，将其与5ml乙醇溶液混合均匀，然后利用台式匀胶机将混合溶液沉积至叉指结构电极模块表面，以500r/min的转速持续旋转聚酰亚胺薄膜10s，或以900r/min的转速持续旋转聚酰亚胺薄膜10s后，将聚酰亚胺薄膜置于恒温加热台上以100℃的温度保持5分钟，待表面二氧化锡气敏层完全干燥后获得完整覆盖于叉指结构以及叉指结构之间的基底表面的二氧化锡材质的敏感材料覆层。
12、可选的，如上任一所述的制备方法，其中，所述聚酰亚胺薄膜的厚度为500μm；激光蚀刻对聚酰亚胺薄膜进行转化的过程中，激光功率为9.4w、扫描速度为20mm/s、扫描过程的逻辑分辨率为1000dpi、焦距为11mm。
13、有益效果
14、本申请所提供的自加热的激光诱导石墨烯乙烯传感装置及其制备方法。其在基底材料的一侧设置电极模块以及相应的敏感材料附层，而在基底材料的对侧设置加热模块。本申请利用加热模块完整覆盖电极模块叉指本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种自加热的激光诱导石墨烯乙烯传感装置，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的自加热的激光诱导石墨烯乙烯传感装置，其特征在于，所述基底为聚酰亚胺薄膜，所述敏感材料为二氧化锡，所述电极模块及加热模块均为对聚酰亚胺薄膜进行激光转化蚀刻加工所形成的石墨烯图案；
3.如权利要求2所述的自加热的激光诱导石墨烯乙烯传感装置，其特征在于，所述加热模块为完整覆盖在电极模块及二氧化锡敏感材料所设区域背侧的矩形结构的激光转化石墨烯图案；
4.如权利要求3所述的自加热的激光诱导石墨烯乙烯传感装置，其特征在于，所述聚酰亚胺薄膜设置为具有
5.如权利要求4所述的自加热的激光诱导石墨烯乙烯传感装置，其特征在于，所述电极模块、敏感材料设置在所述应力平衡端子（3）的一侧表面，所述加热模块设置在所述应力平衡端子（3）的另一侧表面。
6.如权利要求5所述的自加热的激光诱导石墨烯乙烯传感装置，其特征在于，所述应力平衡端子（3）的一侧表面，分别在电极模块叉指结构相对两侧的连接臂上黏贴有导电胶带，所述导电胶带下固定有连接至传感信号接收装置的所述导线；所述
7.如权利要求4所述的自加热的激光诱导石墨烯乙烯传感装置，其特征在于，所述直流电源通过导线稳定向矩形结构激光转化石墨烯图案输出5.5V电压，使得加热模块表面的温度维持在250℃。
8.如权利要求2所述的自加热的激光诱导石墨烯乙烯传感装置，其特征在于，所述二氧化锡敏感材料由如下步骤沉积在电极模块表面：
9.一种用于权利要求1-8所述的自加热的激光诱导石墨烯乙烯传感装置的制备方法，其特征在于，步骤包括：
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述聚酰亚胺薄膜的厚度为500μm；
...【技术特征摘要】
1.一种自加热的激光诱导石墨烯乙烯传感装置，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的自加热的激光诱导石墨烯乙烯传感装置，其特征在于，所述基底为聚酰亚胺薄膜，所述敏感材料为二氧化锡，所述电极模块及加热模块均为对聚酰亚胺薄膜进行激光转化蚀刻加工所形成的石墨烯图案；
3.如权利要求2所述的自加热的激光诱导石墨烯乙烯传感装置，其特征在于，所述加热模块为完整覆盖在电极模块及二氧化锡敏感材料所设区域背侧的矩形结构的激光转化石墨烯图案；
4.如权利要求3所述的自加热的激光诱导石墨烯乙烯传感装置，其特征在于，所述聚酰亚胺薄膜设置为具有
5.如权利要求4所述的自加热的激光诱导石墨烯乙烯传感装置，其特征在于，所述电极模块、敏感材料设置在所述应力平衡端子（3）的一侧表面，所述加热模块设置在所述应力平衡端子（3）的另一侧表面。
6.如权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：张诚，蔡亚瀚，杨嘉伟，刘守阳，张圹炜，刘彦博，俞喆，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：
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