【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及多组分气体检测和柔性耐高温领域，涉及nox、co、co2、o2多参量集成气体传感器，具体涉及一种柔性集成气体传感器及制备方法。
技术介绍
1、气体传感器是获取环境中气体成分和浓度信息的核心器件，其横跨微机电系统技术、功能材料、纳米技术、有机高分子、光电子元器件等众多基础和应用学科，在工业生产、环境监测、火灾救援、排险除爆和人工智能等领域表现出巨大的应用潜力和价值。随着物联网和电子技术的快速发展，越来越多的电子设备朝着微型化、低功耗、智能化和柔性化方向发展。气体传感器也由传统的石英、玻璃、氧化铝陶瓷管等无机衬底刚性结构慢慢转变为在聚合物、纺织品和纸质基板等软性基底上制造，克服了传统刚性结构延展性差、体积大、灵活性低等缺点，更能适应复杂情况监测和精细化操作要求。
2、但目前已报道的柔性集成气体传感器普遍只针对两种不同类别气体，聚焦于三种甚至四种不同组分气体的柔性感知手段鲜有报道。而像爆炸、火灾等容易产生多种刺激性(如nox等)和窒息性(如co等)气体的场合，如果可以实现该现场环境下有毒有害气体及与人体呼吸自由度密切相关的气体(如co2、o2等)的同时检测，则可为救援人员提供全面的高温现场气体环境参数，从而为快速制定救援方案和布置现场救援措施提供有效数据支撑和重要依据。但是，由于柔性材料的不耐温性(低于300℃)及易在高温下性能失效等问题，仍然缺乏对爆炸、火灾等高温恶劣环境下复杂混合气体的柔性多参量感知手段。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种柔性集
2、一种柔性集成气体传感器，包括底层碳基衬底，底层碳基衬底上表面贴设有叉指电极基片，底层碳基衬底上位于叉指电极基片上端阵列有传感器阵列单元结构，传感器阵列单元结构上端设置有顶层碳基/膨体聚四氟乙烯/碳基复合衬底。
3、优选的，底层碳基衬底上的传感器阵列单元结构呈线形阵列或环形阵列设置。
4、优选的，顶层c/e-ptef/c复合衬底包括上碳基层和下碳基层，上碳基层和下碳基层之间设置有e-ptef薄膜层。
5、优选的，e-ptef薄膜层为防水透气膜。
6、优选的，上碳基层和下碳基层上均开设有多个通孔，上碳基层和下碳基层上的通孔倾斜设置。
7、优选的，上碳基层和下碳基层上的通孔与e-ptef薄膜层之间的夹角为30°-60°。
8、优选的，传感器阵列单元结构和叉指电极基片均通过高温密封胶粘结在底层碳基衬底上。
9、优选的，传感器阵列单元结构具体采用传感器气敏薄膜，阵列于底层碳基衬底上的不同传感器阵列单元结构包括pvp/石墨烯、pvp/碳纳米管/cuo@pt、pvp/聚苯胺和pvp/聚吡咯@ag，分别作为nox、co、co2和o2气体传感的气敏材料。
10、一种柔性集成气体传感器制备方法，包括以下步骤：
11、对底层碳基衬底进行清洁处理，将叉指电极基片采用高温密封胶粘结在底层碳基衬底上；
12、采用静电纺丝技术在底层碳基衬底上生成气敏薄膜层；
13、最后采用碳基/膨体聚四氟乙烯/碳基复合结构进行封装得到柔性集成气体传感器。
14、优选的，采用静电纺丝技术在底层碳基衬底上生成气敏薄膜层的具体参数为：正负电压分别为+12v和-5v，纺丝距离为12mm，喷头针孔直径为0.2mm，收丝滚筒转速为500r/min，纺丝时间为40min。
15、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
16、本专利技术提供一种柔性集成气体传感器，包括底层碳基衬底，底层碳基衬底上表面贴设有叉指电极基片，底层碳基衬底上位于叉指电极基片上端阵列有传感器阵列单元结构，传感器阵列单元结构上端设置有顶层碳基/膨体聚四氟乙烯/碳基(c/e-ptef/c)复合衬底，本申请分别采用底层碳基衬底和顶层碳基/膨体聚四氟乙烯/碳基(c/e-ptef/c)复合衬底作为底层和顶层，形成耐高温封装防护结构，本专利技术不仅可有效阻挡爆炸、火灾等产生的烟尘对传感器气敏单元的污染，在常温环境下，也可有效隔绝空气中湿气和灰尘等因素对气敏单元的影响，有利于保证传感器的测量精度和性能稳定性。
17、优选的，上碳基层和下碳基层通过激光加工方法制备斜通孔结构，不仅保证了空气中不同组分气体的正常流通，斜孔结构也有效避免了气流冲击对传感器气敏单元的直接影响。激光加工的倾斜角度范围在30°-60°之间。中间层e-ptef薄膜为防水透气膜，拥有纤维状高分子微孔结构和良好的力学性能，不仅可有效阻挡爆炸、火灾等产生的烟尘对传感器气敏单元的污染，在常温环境下，也可有效隔绝空气中湿气和灰尘等因素对气敏单元的影响，有利于保证传感器的测量精度和性能稳定性。
18、优选的，本申请采用静电纺丝技术具有简便、高效和可连续制备纳米纤维、微/纳米颗粒的优势，尤其是可实现多种纳米材料掺杂后一次性纺丝成膜，使其在传感器领域引起了广泛的关注。
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1.一种柔性集成气体传感器，其特征在于，包括底层碳基衬底(1)，底层碳基衬底(1)上表面贴设有叉指电极基片(2)，底层碳基衬底(1)上位于叉指电极基片(2)上端阵列有传感器阵列单元结构(3)，传感器阵列单元结构(3)上端设置有顶层碳基/膨体聚四氟乙烯/碳基复合衬底(4)。
2.根据权利要求1所述的一种柔性集成气体传感器，其特征在于，底层碳基衬底(1)上的传感器阵列单元结构呈线形阵列或环形阵列设置。
3.根据权利要求1所述的一种柔性集成气体传感器，其特征在于，顶层C/e-PTEF/C复合衬底包括上碳基层(6)和下碳基层(7)，上碳基层(6)和下碳基层(7)之间设置有e-PTEF薄膜层(8)。
4.根据权利要求3所述的一种柔性集成气体传感器，其特征在于，e-PTEF薄膜层为防水透气膜。
5.根据权利要求1所述的一种柔性集成气体传感器，其特征在于，上碳基层(6)和下碳基层(7)上均开设有多个通孔，上碳基层(6)和下碳基层(7)上的通孔倾斜设置。
6.根据权利要求5所述的一种柔性集成气体传感器，其特征在于，上碳基层(6)和下碳基
7.根据权利要求1所述的一种柔性集成气体传感器，其特征在于，传感器阵列单元结构(3)和叉指电极基片(2)均通过高温密封胶(5)粘结在底层碳基衬底(1)上。
8.根据权利要求1所述的一种柔性集成气体传感器，其特征在于，传感器阵列单元结构(3)具体采用传感器气敏薄膜，阵列于底层碳基衬底(1)上的不同传感器阵列单元结构(3)包括PVP/石墨烯、PVP/碳纳米管/CuO@Pt、PVP/聚苯胺和PVP/聚吡咯@Ag，分别作为NOx、CO、CO2和O2气体传感的气敏材料。
9.一种柔性集成气体传感器制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种柔性集成气体传感器制备方法，其特征在于，采用静电纺丝技术在底层碳基衬底上生成气敏薄膜层的具体参数为：正负电压分别为+12V和-5V，纺丝距离为12mm，喷头针孔直径为0.2mm，收丝滚筒转速为500r/min，纺丝时间为40min。
...【技术特征摘要】
1.一种柔性集成气体传感器，其特征在于，包括底层碳基衬底(1)，底层碳基衬底(1)上表面贴设有叉指电极基片(2)，底层碳基衬底(1)上位于叉指电极基片(2)上端阵列有传感器阵列单元结构(3)，传感器阵列单元结构(3)上端设置有顶层碳基/膨体聚四氟乙烯/碳基复合衬底(4)。
2.根据权利要求1所述的一种柔性集成气体传感器，其特征在于，底层碳基衬底(1)上的传感器阵列单元结构呈线形阵列或环形阵列设置。
3.根据权利要求1所述的一种柔性集成气体传感器，其特征在于，顶层c/e-ptef/c复合衬底包括上碳基层(6)和下碳基层(7)，上碳基层(6)和下碳基层(7)之间设置有e-ptef薄膜层(8)。
4.根据权利要求3所述的一种柔性集成气体传感器，其特征在于，e-ptef薄膜层为防水透气膜。
5.根据权利要求1所述的一种柔性集成气体传感器，其特征在于，上碳基层(6)和下碳基层(7)上均开设有多个通孔，上碳基层(6)和下碳基层(7)上的通孔倾斜设置。
6.根据权利要求5所述的一种柔性集成气体传...
【专利技术属性】
技术研发人员：张福政，林启敬，杨萍，杨昊霖，仙丹，韩枫，毛琦，赵立波，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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