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专利号: 2026103612055
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-09-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.柔性氢气泄漏传感贴片,其特征在于,包括:

柔性基底;

功能层,包括设置于柔性基底顶面的导电金属薄膜层和设置于导电金属薄膜层顶面的纳米线阵列;功能层从刚性基底剥离并转移至柔性基底;其中,纳米线阵列中的纳米线对氢气具有电阻响应特性;

电极层,设置于纳米线阵列顶面,用于形成电信号引出端;

封装层,覆盖电极层和纳米线阵列,封装层上开设有将氢气通入纳米线阵列的透氢窗口。

2.根据权利要求1所述的贴片,其特征在于,透氢窗口对应的电极层、纳米线阵列和导电金属薄膜层构成了测氢通道,所述贴片上还设置有参考通道,参考通道与测氢通道在导电金属薄膜层、电极层图形及电极走线结构上同构或近似同构,参考通道的纳米线阵列表面覆盖有阻隔层,阻隔层与周围封装层连接。

3.根据权利要求1或2所述的贴片,其特征在于,功能层、电极层和封装层构成一传感单元,同一柔性基底上设置有传感单元阵列。

4.根据权利要求1所述的贴片,其特征在于,纳米线阵列中的纳米线相互独立且沿柔性基底法向取向排列,纳米线阵列的结构参数包括纳米线直径、纳米线高度和阵列间距;

采用有限元力学仿真计算或实验标定,以相邻纳米线在弯折时不发生物理接触以及纳米线底部不断裂为临界约束条件,以与目标设备的曲面匹配且满足基线电阻相对漂移率要求的弯折半径最小为目标,对结构参数进行寻优。

5.根据权利要求1所述的贴片,其特征在于,柔性基底与功能层之间还设置有粘结层;

电极层包括成对设置的接触电极端或叉指电极,在功能层完成转移后于纳米线阵列顶面形成。

6.柔性氢气泄漏传感贴片制备方法,其特征在于,所述贴片为权利要求1 5任一项所述~的贴片,所述方法包括:

在刚性基底顶面依次形成界面过渡层和导电金属薄膜层;

在导电金属薄膜层顶面形成纳米线阵列;

在纳米线阵列上覆盖可溶支撑层;其中,可溶支撑层在成膜过程中填充纳米线阵列的间隙并对纳米线进行固定;

将包含可溶支撑层、纳米线阵列及导电金属薄膜层的复合膜从刚性基底剥离,并倒置转移至柔性基底顶面;

去除可溶支撑层,暴露纳米线阵列,在暴露的纳米线阵列顶面形成电极层;

对形成电极层的贴片进行封装,并在封装层上开设透氢窗口。

7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,在导电金属薄膜层顶面形成纳米线阵列,包括:采用孔阵列模板辅助电化学沉积方法,在导电金属薄膜层顶面形成前驱体纳米线,经原位或后处理氧化得到纳米线阵列,去除孔阵列模板。

8.氢气泄漏监测系统,其特征在于,包括:

权利要求1 5任一项所述的贴片;

~

信号处理模块,采集贴片输出的电阻值,并根据电阻值相对于基线电阻R0的变化计算得到氢气响应信号,并将氢气响应信号发送给外部终端;其中,所述氢气响应信号为电阻变化量ΔR=R-R0和/或相对电阻变化量ΔR/R0,R为电阻值。

9.根据权利要求8所述的系统,其特征在于,若贴片为权利要求2所述的贴片,信号处理模块根据测氢通道输出的电阻值和参考通道输出的电阻值,采用差分补偿方法或归一化差分补偿方法生成补偿后的氢气响应信号。

10.根据权利要求8所述的系统,其特征在于,若贴片为权利要求3所述的贴片,信号处理模块还根据各传感单元的电阻值和坐标,确定氢气泄漏位置,并将氢气泄漏位置发送给外部终端。