一种基于MXene材料的微波湿度传感器制造技术

本技术为一种基于二维MXene材料的平面微波谐振式湿度传感器，包括敏感材料，微波谐振结构。所述敏感材料采用终端挂有羟基的Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;T<subgt;x</subgt; MXene，微波谐振结构采用电感‑电容器(ELC)式的平面叉指状(IDC,Inter‑Digital Capacitor)谐振器，谐振器由介电常数为2.55的覆铜基板制成，谐振器的输入端口与输出端口通过焊锡与SMA接头相连接。叉指状图案可以显著增强微波场分布，与MXene薄膜节后何以显著增大湿度检测的面积，从而实现更准确、灵敏的湿度传感。所设计的传感器的谐振频率在4.1GHz处有明显谐振，其随着相对湿度在10‑90％范围内线性变化，具有1.04MHz/％RH和30mdB/％RH的高灵敏度。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于湿度传感器领域，具体涉及一种基于mxene材料的微波湿度传感器

技术介绍

1、湿度检测在各行各业均具有极大的重要性，从工业加工中和制造的水分控制到环境和农业中的湿度检测，再到生物识别和医学诊断，无不体现了对湿度传感的重要性。对于工业过程中的环境条件稳定控制从而保证制成产品质量；另外，湿度传感器在环境监测中也十分常用，常用于对于预测天气模式、检测气候变化从而预警可能的气候灾害。

2、mxene是一类新兴的二维材料，在储能、电磁干扰屏蔽和传感等领域内有着广泛的应用潜力，典型的mxene材料为max材料经刻蚀出的碳化钛(ti3c2tx)。mxene具有与氢和氧分子化学相互作用的几个活性位点的独特特性可以用来解释其高吸水能力。

技术实现思路

1、本技术提出了一种基于二维mxene材料的平面微波谐振式湿度传感器，在平面elc谐振器传感器的电容传感区喷涂mxene，实现了10-90％rh的超高灵敏度湿度监测。

2、为了实现上述目的，本技术采用以下技术方案：

3、一种基于二维mxene材料的平面微波谐振式湿度传感器，包括敏感材料，微波谐振结构，接地金属层。所述敏感材料采用终端挂有羟基的ti3c2tx mxene，微波谐振结构采用电感-电容器(elc)式的平面叉指状(idc,inter-digital capacitor)谐振器，谐振器由介电常数为2.55的覆铜基板制成，谐振器的输入端口与输出端口通过焊锡与sma接头相连接。叉指状图案可以显著增强微波场分布，与mxene薄膜节后何以显著增大湿度检测的面积，从而实现更准确、灵敏的湿度传感。

4、进一步的，上述敏感材料采用的mxene材料为ti3c2tx，其终端为羟基(-oh)修饰，其厚度为40μm；

5、进一步的，上述敏感材料采用喷涂法直接喷涂于微波谐振结构表面，喷涂面积为8×9mm；

6、进一步的，微波谐振结构基板选择双面覆铜的树脂材料，其介电常数为2.55，损耗角正切0.0015，厚度为1mm；

7、进一步的，微波谐振结构采用电感-电容器(elc)式的平面叉指状设计，谐振结构材料为金属铜，厚度为35μm；

8、进一步的，传感器的整体平面尺寸为15×17mm，分为两部分，外部方环为电感，其尺寸为8×9mm，核心为叉指电容，其叉指长度、宽度，间隙分别为3mm，0.5mm，0.5mm；

9、与现有技术相比，本技术二维mxene材料的平面微波谐振式湿度传感器具有以下优点：

10、(1)本技术选用终端由羟基修饰的二维mxene材料作为敏感材料，水分子与羟基之间结合能较高，便于制造性能优异的湿度传感器，在室温下即可表现出优异的传感性能；

11、(2)本技术提出的基于二维mxene材料的平面微波谐振式湿度传感器的谐振频率位于4.1ghz，且随着相对湿度在10-90％rh内线性变化，具有1.04mhz/％rh和30mdb/％rh的高灵敏度；

12、(3)本技术提出的基于二维mxene材料的平面微波谐振式湿度传感器具有优秀的响应恢复时间分别为3s，4s。

13、综上，本技术实现了高灵敏度的湿度检测，结构简单，制备容易，具有优异的室温检测能力，能够实现10-90％rh范围的湿度检测。

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【技术保护点】

1.一种基于MXene材料的微波湿度传感器，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的基于MXene材料的微波湿度传感器，其特征在于所述敏感材料采用Ti3C2Tx，其终端为羟基修饰。

【技术特征摘要】

1.一种基于mxene材料的微波湿度传感器，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的基...

【专利技术属性】
技术研发人员：高枫林，肖金彪，张俊阳，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：新型
国别省市：