一种基于纳米间隙电极的柔性pH传感器及制造方法

摘要

一种基于纳米间隙电极的柔性pH传感器及制造方法，柔性pH传感器包括柔性衬底，在柔性衬底上旋涂环氧树脂层，在环氧树脂层上制备一对以上的50～500纳米的纳米间隙电极，在每一对纳米间隙电极之间组装羧基功能化单壁碳纳米管，制造方法是先制作羧基功能化单壁碳纳米管悬浮液，然后制备纳米间隙电极，再介电泳组装羧基功能化单壁碳纳米管，最后进行柔性pH传感器预处理，去除与纳米间隙电极连接较弱的羧基功能化单壁碳纳米管并保留与纳米间隙电极强作用的羧基功能化单壁碳纳米管。本发明柔性pH传感器结构简单，适用范围广、灵敏度高、响应速度快、测试电压较低并且能够与集成电路相容，具有广大的发展前景。

主权项

一种基于纳米间隙电极的柔性pH传感器的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：第一步，SWNTs的表面修饰：首先称取5mg SWNTs与100ml 67％HNO₃超声混合，随后将上述溶液进行搅拌，同时110℃冷凝回流处理12h以使SWNTs表面和末端引入羧基，接着采用去离子水将上述溶液以12000r/min，30min离心处理5～6次直至溶液偏中性，最后超声处理以得到分散的羧基功能化单壁碳纳米管悬浮液；第二步，制备纳米间隙电极(3)：首先在柔性衬底(1)上旋涂环氧树脂层(2)，待其完全固化后旋涂光刻胶，烘干后分别进行正反面曝光，接着进行显影处理将纳米间隙电极图形转移到环氧树脂层(2)上，溅射电极金属层(5)后进行剥离，最后采用酒精浸泡溶胀出间隙为50～500纳米的纳米间隙电极(3)；第三步，介电泳组装羧基功能化单壁碳纳米管(4)：在纳米间隙电极(3)之间滴加羧基功能化单壁碳纳米管悬浮液，羧基功能化单壁碳纳米管(4)在介电力的作用下将沿着电场线的方向移动和旋转，最终沉积在纳米间隙电极(3)之间并连接两侧纳米间隙电极(3)，同时范德华力能够加强羧基功能化单壁碳纳米管(4)与纳米间隙电极(3)之间的连接强度，自组装的参数为100～500KHz，2.5～3.0V_pp，羧基功能化单壁碳纳米管悬浮液的浓度为0.05～0.15mg/ml，滴加量为20～50μl，通过调节电压和频率以及羧基功能化单壁碳纳米管悬浮液的浓度来控制组装的羧基功能化单壁碳纳米管(4)的数量；第四步，柔性pH传感器预处理：在进行pH测试之前，需先对柔性pH传感器进行清洗，以去除与纳米间隙电极(3)连接较弱的羧基功能化单壁碳纳米管(4)并保留与纳米间隙电极(3)强作用的羧基功能化单壁碳纳米管(4)。