一种柔性湿度传感器及其丝网印刷制造方法

1.本发明涉及一种柔性湿度传感器及其丝网印刷制造方法。本发明的技术方案是在我们的在先发明专利申请cn202111158676x“宽测量范围的电阻型湿度传感器”的基础上作出的进一步发展。


背景技术：

2.采用特定湿敏材料的制备好的湿度传感器成品，往往只适用于特定湿度区间的测量，只能在一定的湿度范围内具有较好的准确度，超出其测量范围，则准确度会变得极度不可信。为了实现宽湿度测量范围，通常会采取不同湿度测量范围的湿度传感器进行并联使用，使得湿度传感器系统整体能够覆盖各个子湿度传感器的湿度测量范围。但这种方式带来的问题是成本高昂、制造工艺复杂，在宽湿度测量范围和低成本、制造复杂度方面如何权衡兼顾，这真是一个令人头疼的问题。
3.另一方面，在我们的另一件在先专利申请2021111964231“基于彩色喷墨打印的柔性湿度传感器”中，使用彩色喷墨打印设备在柔性衬底上打印湿敏材料，降低柔性湿度传感器的制造成本、降低柔性湿度传感器的复杂度，生产更加容易。但是，基于彩色喷墨打印的技术在湿度传感器的制造中，速度较慢，不太适应大批量、高速度的生产制造。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本发明提供一种柔性湿度传感器及其丝网印刷制造方法，其目的在于：实现宽湿度测量范围，并且大幅度提高制造速度，降低制造工艺复杂性和制造成本。
5.其实现的技术方案为：一种柔性湿度传感器，所述湿度传感器芯片包括柔性衬底，柔性衬底表面制作有叉指电极和湿敏材料，环境湿度越高，所述湿敏材料的电导率越高，电阻率越低；沿着叉指电极的叉指走线方向，湿敏材料的组分发生渐变，使得不同位置处的湿敏材料具有不同的最佳感湿灵敏度。
6.采用电阻型湿敏材料来实现湿度传感器的制造，湿敏材料沉积在柔性衬底上，叉指电极采集得到的信号可供获取环境湿度信号。
7.优选地，所述湿敏材料为lanazmnyfe
1-y
o3。
8.优选地，上述湿敏材料lanazmnyfe
1-y
o3中，0≤z≤0.03，0.1≤y≤0.5。
9.进一步地，上述湿敏材料lanazmnyfe
1-y
o3中，沿着叉指电极的叉指走线方向，z逐渐增大或逐渐减小，使得湿敏材料lanazmnyfe
1-y
o3的组分发生渐变，使得不同位置处的湿敏材料lanazmnyfe
1-y
o3具有不同的最佳感湿灵敏度。
10.优选地，所述薄膜厚度介于100nm~10μm；优选地，所述柔性衬底为聚酰亚胺薄膜；一种柔性湿度传感器的丝网印刷制造方法，其特征在于，所述制造方法包括如下
步骤：（1）在柔性衬底上制造叉指电极；（2）在制造好叉指电极的柔性衬底上，采用丝网印刷工艺制备沿着叉指电极的叉指走线方向组分渐变的湿敏材料；（3）烘干、固化步骤（2）所得到的湿度传感器；优选地，所述柔性衬底为聚酰亚胺薄膜；优选地，聚酰亚胺薄膜为由均苯四甲酸二酐和对苯二胺合成的聚酰亚胺薄膜，热分解温度达600℃。
11.通常地，铁酸镧( lafeo
3 ) 是一种典型的具有钙钛矿( abo
3 )结构的稀土复合金属氧化物, 由于具有稳定的晶体结构、独特的电磁特性因此它在电学、磁学和传感器等领域都有着广泛的应用前景而成为国内外研究的热点。此外, lafeo3还是少数的同时具有反铁磁性和铁电性的单相多铁材料之一, 在信息存储、磁传感器和自旋电子器件等方面都有潜在的应用前景。
12.铁酸镧( lafeo
3 )的结构如图1，其中离子半径比较大的稀土元素la比较容易占据a位，它们位于立方体的顶点；离子半径比较小的可变价的过度族元素fe比较容易占据b位，它们位于立方体的对称中心；氧离子位于立方体的楞长中点，构成氧八面体。铁酸镧(lafeo3)薄膜是典型的abo3复合结构中的一类重要的功能薄膜材料。注意：钙钛矿( abo
3 )结构是固体物理学/晶体学的公知常识，本领域技术人员熟知其a位、b位所指，因此，在图1中并未标注a位、b位，也无需标注，任何本领域技术人员都知晓这一点。同样地，图2也是如此。
13.但铁酸镧( lafeo
3 )用于湿度传感器则未有人意识到。为了将钙钛矿( abo
3 )结构的铁酸镧( lafeo
3 )用于湿度传感器，我们在这里作了一定的改变，即，如图2所示，在b位引入可变价的mn元素，也就是将b位的一部分fe替换为mn，得到lamnyfe
1-y
o3。
14.当lamnyfe
1-y
o3吸附水汽时，h2o与晶格作用，会分解为氢离子h
+
（即质子）和氢氧根离子oh-，也可能出现h3o
+
离子，导致其电阻率下降，导电性增强。同时，可变价的mn的引入，与h2o作用也会带来自由电子移动，带来的电阻率下降、导电性增强。
15.为了进一步增强湿度敏感性，我们进一步在lamnyfe
1-y
o3中引入na离子（na
+
），na
+
掺杂后湿敏材料lanazmnyfe
1-y
o3的湿敏响应特性明显提高，线性度也得到很大改善，在高湿度范围，氢离子h
+
（即质子）和na离子（na
+
）成为主要导电因素。
16.在本发明中，湿度传感器的工作机制在于：不同na比例值z的湿敏材料lanazmnyfe
1-y
o3，具有不同的表面电阻率—湿度特征曲线，使得湿敏材料lanazmnyfe
1-y
o3具有不同的最佳感湿灵敏度。在上述湿度传感器，在高湿度范围内，质子和离子起主要导电作用；在低湿度范围内电子起主要导电作用；在中间湿度范围内三种共同起作用。由此，不同位置处的湿敏材料lanazmnyfe
1-y
o3具有不同的表面电阻率—湿度特征曲线，使得不同位置处的湿敏材料具有不同的最佳感湿灵敏度，最终得到宽测量范围的电阻型湿度传感器；其中对于特定的传感器，y为定值。
17.掺入的na离子（na
+
），通常作为杂质离子出现在lamnyfe
1-y
o3的晶格间隙中。
18.优选地，在湿敏材料外面覆盖一层透汽性好的保护膜层，如聚四氟乙烯膜，不但可以防止有害气体对元件性能的不利影响，也可以防止对元件的机械损伤，还能防止在高湿
度条件下湿敏材料的溶解和流失，从而在一定程度上改善湿敏元件的长期稳定性。
19.本发明的技术方案是在我们的在先专利申请cn202111158676x“宽测量范围的电阻型湿度传感器”的基础上作出的进一步发展，其技术原理可参阅在先专利申请cn202111158676x，在本发明专利申请中不作过多的复述。在先专利申请cn202111158676x说明书中的内容可视作本发明专利的一部分，申请人保留在必要时引入cn202111158676x说明书中的部分或全部内容的权利。
20.通过上述设置，就能够实现同一个湿度传感器响应较宽的湿度变化范围，进而实现湿度的宽测量范围。从本发明的核心构思可见，本发明提供了一种宽测量范围的电阻型湿度传感器，在保持准确度的同时，只用一个湿度传感器就实现了较宽的湿度测量范围，并且还能进一步降低制造成本、降低湿度传感器的复杂度。通过印刷工艺，取得了比彩色打印更快的制造速度。
21.至此，发明人已经详细阐述了本发明的工作原理及技术方案、技术效果。本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
附图说明
22.图1：lafeo3的结构示意图，来自现有文献，属于公知常识；图2：lamnyfe
1-y
o3的结构示意图；图3：一种湿度传感器（已制造好叉指电极，尚未覆盖有湿敏材料）；图4：多个如图3所示的湿度传感器周期性排列在柔性薄膜上，并印刷满湿敏材料；呈现黑色是由于湿敏材料为多孔性结构，吸收了光线；裁剪后可得到多个湿度传感器；图5：前驱体混合装置示意图：第一微量注射泵2、第二微量注射泵3分别将第一子组分、第二子组分通过各自管路7分别注入一个混合容器1中，混合均匀后继续通过出口管8导入至丝网印刷机中作为丝网印刷工艺中的“油墨”；混合容器1中内设置有搅拌叶片4，叶片4通过转轴6与外部微型电机5连接，由外部微型电机5驱动叶片4进行混合搅拌操作；图中未绘出两个前驱体容器；图6：本发明中一款制造完毕的湿度传感器在在不同湿度环境下进行直流阻抗测试的结果。
具体实施方式
23.下面结合实例具体介绍本发明的技术方案。
24.参见图1-5，一种柔性湿度传感器，所述湿度传感器芯片包括柔性衬底，所述柔性衬底为聚酰亚胺薄膜；优选地，聚酰亚胺薄膜为由均苯四甲酸二酐和对苯二胺合成的聚酰亚胺薄膜，热分解温度达600℃。柔性衬底表面制作有叉指电极和电阻型湿敏材料lanazmnyfe
1-y
o3，环境湿度越高，所述湿敏材料lanazmnyfe
1-y
o3的电导率越高，电阻率越低；沿着叉指电极的叉指走线方向，湿敏材料lanazmnyfe
1-y
o3的组分z发生渐变，使得不同位置处的湿敏材料lanazmnyfe
1-y
o3具有不同的最佳感湿灵敏度。
25.湿敏材料lanazmnyfe
1-y
o3沉积在柔性衬底聚酰亚胺薄膜上，叉指电极采集得到的电阻信号可供获取环境湿度信号。
26.优选地，上述湿敏材料lanazmnyfe
1-y
o3中，0≤z≤0.03，0.1≤y≤0.5。
27.值得指出的是，在特定的湿度传感器中，上述y是定值，z为变值。
28.优选地，所述柔性衬底为聚酰亚胺薄膜；聚酰亚胺（polyimide，简写为pi）指主链上含有酰亚胺环（-co-n-co-）的一类聚合物，是综合性能最佳的有机高分子材料之一。
29.聚酰亚胺作为一种特种工程材料，已广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域。上世纪60年代，各国都在将聚酰亚胺的研究、开发及利用列入 21世纪最有希望的工程塑料之一。聚酰亚胺，因其在性能和合成方面的突出特点，不论是作为结构材料或是作为功能性材料，其巨大的应用前景已经得到充分的认识，被称为是"解决问题的能手"（problem solver），并认为"没有聚酰亚胺就不会有今天的微电子技术"。
30.优选地，聚酰亚胺薄膜为由均苯四甲酸二酐和对苯二胺合成的聚酰亚胺薄膜，热分解温度达600℃。全芳香聚酰亚胺按热重分析，其开始分解温度一般都在500℃左右。由均苯四甲酸二酐和对苯二胺合成的聚酰亚胺，热分解温度达600℃，是迄今聚合物中热稳定性最高的品种之一。聚酰亚胺可耐极低温，如在－269℃的液态氦中不会脆裂。
31.作为一个具体的实例，沿着叉指电极的叉指走线方向，湿敏材料lanazmn
0.1
fe
0.8
o3的组分z发生渐变，例如，z由0逐渐增大到0.01。
32.或者，沿着叉指电极的叉指走线方向，湿敏材料lanazmn
0.1
fe
0.8
o3的组分z发生渐变，例如，z由0逐渐增大到0.02。
33.再如，沿着叉指电极的叉指走线方向，湿敏材料lanazmn
0.25
fe
0.75
o3的组分z发生渐变，例如，z由0逐渐增大到0.01。
34.又如，沿着叉指电极的叉指走线方向，湿敏材料lanazmn
0.35
fe
0.65
o3的组分z发生渐变，例如，z由0逐渐增大到0.015。
35.又如，沿着叉指电极的叉指走线方向，湿敏材料lanazmn
0.5
fe
0.5
o3的组分z发生渐变，例如，z由0逐渐增大到0.01。
36.又如，沿着叉指电极的叉指走线方向，湿敏材料lanazmn
0.5
fe
0.5
o3的组分z发生渐变，例如，z由0逐渐增大到0.03。
37.又如，沿着叉指电极的叉指走线方向，湿敏材料lanazmn
0.4
fe
0.6
o3的组分z发生渐变，例如，z由0逐渐增大到0.02。
38.在各个具体实施方式中，所述lanazmnyfe
1-y
o3厚度介于100nm~10μm。
39.本发明还披露了一种湿度传感器的丝网印刷制造方法，所述制造方法包括如下步骤：（1）在柔性衬底上制造叉指电极；（2）在制造好叉指电极的柔性衬底上，采用丝网印刷工艺制备沿着叉指电极的叉指走线方向组分渐变的湿敏材料；（3）烘干、固化步骤（2）所得到的湿度传感器；优选地，所述柔性衬底为聚酰亚胺薄膜；优选地，聚酰亚胺薄膜为由均苯四甲酸二酐和对苯二胺合成的聚酰亚胺薄膜，热分解温度达600℃。
40.丝网印刷最早起源于中国，距今已有两千多年的历史。丝网印刷有着批量大、价格便宜、色彩鲜艳、保存期长、交货快等优势，被越来越多的行业认可，应用广泛。在家用电器的电路板，纺织品上的花纹，t恤、文化衫、鞋上的图案，电冰箱、电视机、洗衣机面板上的文
字，陶瓷、玻璃、墙地砖上的装饰；各种商业广告像电器、包装、户外、固定、流动等广告平台；丝网印刷应用异常广泛，与我们的生活紧密相连。
41.作为一种具体实施方式，步骤（1）具体实现如下：（1-1）将柔性衬底特别是聚酰亚胺薄膜浸没在koh 溶液中进行表面改性；（1-2）将步骤（1-1）处理过的柔性衬底特别是聚酰亚胺薄膜的一侧浸没在agno3溶液中进行离子交换，反应完成后清洗并干燥柔性衬底尤其是聚酰亚胺薄膜；（1-3）在步骤（1-2）得到的柔性衬底上制作叉指电极的掩膜层；优选地，使用打印机将碳墨打印在柔性衬底尤其是聚酰亚胺膜上作为金属银还原的掩膜层；（1-4）将步骤（1-3）得到的柔性衬底在h2o2溶液中的还原反应，确保银离子ag
+
完全还原为金属银，最终得到表面具有叉指电极的聚酰亚胺薄膜。
42.作为一种具体实施方式，步骤（2）具体实现如下：采用组分渐变的湿敏材料构成的浆料作为丝网印刷工艺中的“油墨”；具体地：在开始印刷时，将湿敏材料的第一子组分、第二子组分分别设置在两个前驱体容器中，采用两个微量注射泵将第一子组分、第二子组分通过各自管路分别注入一个内置磁力搅拌子的混合容器中，混合均匀后继续导入至丝网印刷机中作为丝网印刷工艺中的“油墨”；所述第一子组分为含na溶液，第二子组分为含lamnyfe
1-y
o3的浆料，其中y为定值，且0.1≤y≤0.5；优选地，第一子组分为na2co3水溶液或nahco3水溶液或nano3水溶液；优选地，第二子组分为含lamnyfe
1-y
o3的纳米粉末与淀粉糊精配成的流动性浆料。
43.优选地，第一子组分的注入混合容器的注入流速逐渐增加或逐渐减少；第一子组分的注入混合容器的注入流速保持恒定不变；优选地，内置磁力搅拌子的混合容器外部设置旋转磁场；可选地，旋转磁场由外部永磁体旋转得到，或者由外部电磁铁通入交变电流产生。
44.作为另外一种实施方式，也可以是在混合容器中内设置有搅拌叶片，叶片通过转轴与外部微型电机连接，由外部微型电机驱动叶片进行混合搅拌操作。
45.步骤（3）具体实现如下：先在60~150℃下烘干步骤（2）所得到的湿度传感器；然后在200~450℃下固化后的湿度传感器，去除步骤（2）中引入的湿敏材料中的可热解杂质。
46.作为一种具体实施方式，在250℃下固化后的湿度传感器，去除步骤（2）中引入的湿敏材料中的可热解杂质，比如淀粉、碳酸盐或硝酸盐；还可以是在350℃下固化后的湿度传感器，去除步骤（2）中引入的湿敏材料中的可热解杂质，比如淀粉、碳酸盐或硝酸盐；或者是在450℃下固化后的湿度传感器，去除步骤（2）中引入的湿敏材料中的可热解杂质，比如淀粉、碳酸盐或硝酸盐；具体的固化温度，可根据实际情况作出调整，固化温度越高，则固化时间可响应地缩短；但过高的固化温度，也可能不利于聚酰亚胺膜的热稳定性。
47.当采用由均苯四甲酸二酐和对苯二胺合成的聚酰亚胺时，聚酰亚胺热分解温度达600℃，则相应地可选择高的固化温度，例如450℃。
48.如果采用其他工艺合成的聚酰亚胺时，可能聚酰亚胺热分解温度会稍低一些，那
么固化温度的选择需要比聚酰亚胺热分解温度低一些，比如低50℃或100℃，固化时间则相应地延长。具体的固化温度、固化时间，可按照上述原则进行合理调整。
49.含lamnyfe
1-y
o3的纳米粉末与淀粉糊精配成的流动性浆料在200~450℃下，淀粉糊精受热分解并反应生成co2、no2、h2o等气体挥发逸出，同时na2co3或nahco3或nano3也会受热分解，留下多孔性、结晶态的lanazmnyfe
1-y
o3的湿度敏感层。多孔性结构进一步增大了lanazmnyfe
1-y
o3的湿度敏感层的比表面积，增大了lanazmnyfe
1-y
o3的湿度敏感层与水汽的接触面积，从而增强了湿度敏感性能。
50.在步骤（2）中，可以选择各种合适型号的微量注射泵。例如，鑫迪创的微量注射泵lsp04-1a是一款4通道灌注型注射泵，主要在生物实验室使用，一体式结构，能够装卡不同规格的注射器(进样器)， lsp04-1a微量注射泵适合高精度、小流量的液体传；lsp04-1a注射器内径输入功能是可以从列表中选择注射器或者直接输入注射器内径；该微量注射泵人机界面是采用大屏幕液晶显示，数码旋钮于薄膜按键配合使用，操作简便，快捷；采用单推的工作模式；掉电记忆功能下有eeprom保存设置参数，在重新上电后，无需重新设置，直接根据设置参数继续运行或停止；堵车保护功能是为了当工作过程中注射泵的推进机构被堵死，注射泵会停止推进机构的工作发出鸣笛警报；采用485通讯总线可与上位机相连，通过后台软件对其进行控制。外控接口具备输入/输出控制功能；液量校准功能是通过校准程序可得到更精确的流量；注射器保护功能可以通过调整限位块位置，防止注射器受损。
51.如图5所示，第一微量注射泵2、第二微量注射泵3将第一子组分、第二子组分通过各自管路7分别注入一个混合容器1中，混合均匀后继续导入至丝网印刷机中作为丝网印刷工艺中的“油墨”；混合容器1中内设置有搅拌叶片4，叶片4通过转轴6与外部微型电机5连接，由外部微型电机5驱动叶片4进行混合搅拌操作。
52.作为一种具体实施方式，lamnyfe
1-y
o3的纳米粉末的制备方法如下：按照预设的摩尔比，分别称取氧化镧、氧化锰、氧化铁粉末，采用混合均匀后，采用固相反应法得到lamnyfe
1-y
o3。之后再进行粉碎研磨，得到纳米粉末。
53.更具体地，可以称取氧化镧、氧化锰、氧化铁粉末，采用混合均匀后放入行星式球磨机，然后再送入马弗炉进行高温烧结，从而固相反应法得到lamnyfe
1-y
o3。
54.如图3所示，点处的湿敏材料的表面电阻率—湿度函数，表面电阻率随湿度变化的偏导函数表示点x处的表面电阻率随湿度变化的感湿灵敏度，则表示湿敏材料的感湿灵敏度与湿度h之间的函数曲线，函数曲线的峰值表示点x处的湿敏材料的最佳感湿灵敏度，则：由近端至远端，湿敏材料的函数曲线的峰值随逐渐发生移动；上式中r表示湿敏材料的表面电阻率，表示湿度。
55.一对叉指电极包括第一子电极和第二子电极，第一子电极的引出线条与第二子电极的引出线条的间距为l，第一子电极和第二子电极之间的线间距为w，在第一子电极的引出线条与第二子电极之间，任意一点距离第一子电极的引出线条的垂直距离x处，复合湿敏材料的表面电阻率r为湿度h和距离x的函数，将第一子电极和第二子电极任意一点x
处的湿敏材料的电阻视为r
x
，则一对叉指电极之间的总电阻相当于无数个位置处的湿度敏感电阻的并联。
56.当从第一边缘1到第二边缘2的方向上，衬底上沉积的第一湿敏材料的分布密度逐渐降低，衬底上沉积的第二湿敏材料的分布密度逐渐升高，湿敏材料组分发生连续的变化，总的并联电阻可采用积分形式来表达。
57.对制造完成后的湿度传感器，在不同湿度环境下进行直流阻抗测试，验证其敏感性能，如图6所示，展示了制造完毕的一款湿度传感器的优异的宽范围湿度敏感性，沿着叉指电极的叉指走线方向，湿敏材料lanazmn
0.35
fe
0.65
o3的组分z发生渐变，例如，z由0逐渐增大到0.015。值得指出的是，具体的电阻测试值，还跟叉指电极的间距、线宽、湿度敏感层的厚度等因素有关，不能认为图6的测试结果就必然对应于上述湿敏材料lanazmn
0.35
fe
0.65
o3的组分。
58.作为另一种具体实现方式，将上述各例子中的na替换为k。
59.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

技术特征：
1.一种湿度传感器，所述湿度传感器包括柔性衬底，柔性衬底表面制作有叉指电极和湿敏材料形成的薄膜，其特征在于：环境湿度越高，所述湿敏材料的电导率越高，电阻率越低；沿着叉指电极的叉指走线方向，湿敏材料的组分发生渐变，使得不同位置处的湿敏材料具有不同的最佳感湿灵敏度；优选地，所述薄膜厚度介于100nm~10μm；优选地，所述柔性衬底为聚酰亚胺薄膜；优选地，聚酰亚胺薄膜为由均苯四甲酸二酐和对苯二胺合成的聚酰亚胺薄膜，热分解温度达600℃；优选地，在湿敏材料上覆盖一层透汽性好的聚四氟乙烯薄膜，作为保护膜层。2.如权利要求1所述的传感器，其特征在于：所述湿敏材料为lana
z
mn
y
fe
1-y
o3；优选地，0≤z≤0.03，0.1≤y≤0.5，且，在特定的湿度传感器中，上述y是定值，z为沿着叉指电极的叉指走线方向的变值。3.一种湿度传感器的丝网印刷制造方法，其特征在于，所述制造方法包括如下步骤：（1）在柔性衬底上制造叉指电极；（2）在制造好叉指电极的柔性衬底上，采用丝网印刷工艺制备沿着叉指电极的叉指走线方向组分渐变的湿敏材料；（3）烘干、固化步骤（2）所得到的湿度传感器；优选地，所述柔性衬底为聚酰亚胺薄膜；优选地，聚酰亚胺薄膜为由均苯四甲酸二酐和对苯二胺合成的聚酰亚胺薄膜，热分解温度达600℃。4.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于，步骤（1）具体实现如下：（1-1）将柔性衬底特别是聚酰亚胺薄膜浸没在koh 溶液中进行表面改性；（1-2）将步骤（1-1）处理过的柔性衬底特别是聚酰亚胺薄膜的一侧浸没在agno3溶液中进行离子交换，反应完成后清洗并干燥柔性衬底尤其是聚酰亚胺薄膜；（1-3）在步骤（1-2）得到的柔性衬底上制作叉指电极的掩膜层；优选地，使用打印机将碳墨打印在柔性衬底尤其是聚酰亚胺膜上作为金属银还原的掩膜层；（1-4）将步骤（1-3）得到的柔性衬底在h2o2溶液中的还原反应，确保银离子ag
+
完全还原为金属银，最终得到表面具有叉指电极的聚酰亚胺薄膜。5.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于，步骤（2）具体实现如下：采用组分渐变的湿敏材料构成的浆料作为丝网印刷工艺中的“油墨”；具体地：在开始印刷时，将湿敏材料的第一子组分、第二子组分分别设置在两个前驱体容器中，采用两个微量注射泵将第一子组分、第二子组分通过各自管路分别注入一个混合容器中，混合均匀后继续导入至丝网印刷机中作为丝网印刷工艺中的“油墨”；优选地，第一子组分的注入混合容器的注入流速逐渐增加或逐渐减少；第一子组分的注入混合容器的注入流速保持恒定不变；优选地，混合容器内置磁力搅拌子，外部设置旋转磁场；可选地，旋转磁场由外部永磁体旋转得到，或者由外部电磁铁通入交变电流产生；可选地，混合容器内置叶片式搅拌桨，搅拌桨由外部微型电机驱动。6.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于：所述第一子组分为含na溶液，第二子组
分为含lamn
y
fe
1-y
o3的浆料，其中y为定值，且0.1≤y≤0.5；优选地，第一子组分为na2co3水溶液或nahco3水溶液或nano3水溶液；优选地，第二子组分为含lamn
y
fe
1-y
o3的纳米粉末与淀粉糊精配成的流动性浆料。7.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于：步骤（3）具体实现如下：先在60~150℃下烘干步骤（2）所得到的湿度传感器；然后在200~450℃下固化烘干后的湿度传感器，去除步骤（2）中引入的湿敏材料中的可热解杂质。8.一种如权利要求1-4任一项所述的湿度传感器，其特征在于：所述湿度传感器中柔性衬底替换为硅衬底，或陶瓷衬底。9.一种如权利要求3、5-7任一项所述的制造方法，其特征在于：所述湿度传感器中柔性衬底替换为硅衬底，或陶瓷衬底；优选地，步骤（1）具体实现如下：采用掩膜版通过真空热蒸镀工艺、直流溅射工艺、磁控溅射工艺、气相沉积工艺中的任意一种来制造叉指电极。10.如权利要求2所述的传感器，其特征在于：将其中的na替换为k。

技术总结
一种湿度传感器的丝网印刷制造方法，包括如下步骤：（1）在柔性衬底上制造叉指电极；（2）在制造好叉指电极的柔性衬底上，采用丝网印刷工艺制备沿着叉指电极的叉指走线方向组分渐变的湿敏材料；（3）烘干、固化步骤（2）所得到的湿度传感器；在保持准确度的同时，只用一个湿度传感器就实现了较宽的湿度测量范围，并且还能进一步降低制造成本、降低湿度传感器的复杂度；通过印刷工艺，取得了比彩色打印更快的制造速度。造速度。造速度。


技术研发人员：王志亮 陈旭 朱鸿章 张洁 刘岩 豆飞娟 赵晨媛 张振娟
受保护的技术使用者：南通大学
技术研发日：2021.12.27
技术公布日：2023/7/11