本發(fā)明屬于傳感器，具體涉及一種柔性光電傳感器及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、光電傳感器是采用光電元件作為檢測元件的傳感器，其能夠?qū)⒐庑盘栟D(zhuǎn)換為電信號。柔性光電傳感器是當(dāng)前應(yīng)用前景最為廣闊的光電傳感器之一，其在生物醫(yī)學(xué)、可穿戴設(shè)備、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域均有應(yīng)用。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，柔性光電傳感器可以用于實(shí)時監(jiān)測患者的生理參數(shù)，如心率、血壓、血糖等；在可穿戴設(shè)備領(lǐng)域，柔性光電傳感器可以用于制造智能手環(huán)、智能手表等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)健康監(jiān)測和運(yùn)動監(jiān)測等功能；在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，柔性集成光電傳感器可以用于實(shí)時監(jiān)測空氣質(zhì)量、水質(zhì)等環(huán)境參數(shù)，為環(huán)境保護(hù)提供有力支持。

2、柔性光電傳感器具有易彎曲、檢測距離長、響應(yīng)時間短、分辨率高且可實(shí)現(xiàn)對顏色的判別等優(yōu)點(diǎn)，但也存在如下不足：易破損，耐用度和壽命相對較短；受環(huán)境影響較大，對溫度和濕度敏感，特別是在較高濕度環(huán)境下，性能會很快大幅下降甚至無法使用；膜表面易積塵、積污及起水霧，透光性不足，影響光電傳感器的正常使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種柔性光電傳感器及其制備方法，旨在至少一定程度上克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足。

2、本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種柔性光電傳感器的制備方法，其包括如下步驟：

3、s1.對透明柔性基底的上表面進(jìn)行氧等離子體處理，處理完成后，在上表面的中間區(qū)域使用mxene薄層分散液進(jìn)行旋涂成膜，加熱后退火處理得陽極層,透明柔性基底在陽極層周邊預(yù)留有密封區(qū)；

4、s2.先在陽極層上表面由下至上依次形成空穴傳輸層、光電活性層、電子傳輸層和陰極層，然后再形成覆蓋于所述陰極層及密封區(qū)且從四周密封所述陽極層、空穴傳輸層、光電活性層、電子傳輸層和陰極層的柔性密封層；

5、s3.對透明柔性基底的下表面進(jìn)行等離子體處理，處理完成后，在透明柔性基底的下表面成形柔性透光疏水層，即得。

6、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以有如下進(jìn)一步的具體選擇或更優(yōu)選擇。

7、具體的，s1中的透明柔性基底為pet膜，mxene薄層分散液為濃度為2.5-5.5mg/ml的碳化鈦薄層分散液，所述密封區(qū)的寬度為3-8mm。

8、具體的，所述空穴傳輸層為n,n-二甲基甲酰胺和乙二醇二元摻雜且分層涂覆后固化而成的pedot:pss導(dǎo)電聚合物。

9、具體的，所述空穴傳輸層成形時，先將固含量為1.2-2.0％的pedot:pss水溶液分成兩份，其中一份摻入1-1.5％質(zhì)量的n,n-二甲基甲酰胺混勻得溶液一，另一份摻入2.5-3.5％質(zhì)量的乙二醇混勻得溶液二，先使用溶液一在陽極層上表面涂覆成膜，置于100-120℃的真空干燥箱中，烘烤3-5min，取出自然冷至室溫后，先使用氧等離子體處理新形成膜層2-3min,然后再使用溶液二在已有膜層的上表面進(jìn)行噴涂成膜，隨后置于135-145℃的真空干燥箱中，烘烤30-40min,即形成空穴傳輸層。

10、具體的，所述光電活性層為在所述空穴傳輸層上表面沉積形成的鈣鈦礦膜層。

11、具體的，所述電子傳輸層為mg摻雜的zno薄膜。

12、優(yōu)選的，所述陰極層為成形于所述電子傳輸層上表面的鋁膜。

13、具體的，所述柔性密封層為周邊通過膠粘劑與密封區(qū)密封連接的柔性防水膜，優(yōu)選的所述柔性防水膜可以為pet膜、pvc膜或pe膜。

14、優(yōu)選的，所述柔性透光疏水層為厚度為10-30nm的dyn-pdms薄膜。

15、另外，本發(fā)明還提供了一種柔性光電傳感器，其通過上述方法制備得到。該柔性光電傳感器包括由下至上依次層疊設(shè)置的柔性基底、陽極層、空穴傳輸層、光電活性層、電子傳輸層和陰極層，其還包括柔性透光疏水層和柔性密封層，所述空穴傳輸層由改性的pedot:pss的導(dǎo)電聚合物構(gòu)成，所述柔性透光疏水層成形于所述柔性基底的下表面，所述柔性密封層覆蓋于所述陰極層上表面及所述陽極層、空穴傳輸層、光電活性層、電子傳輸層和陰極層的周邊。

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

17、1)本發(fā)明提供的柔性光電傳感器具有柔性密封層，柔性密封層與柔性基底一同將陽極層、空穴傳輸層、光電活性層、電子傳輸層和陰極層密封封裝，各功能層與空氣中的氧、水、粉塵等物質(zhì)隔絕，可保證該柔性光電傳感器具備較好的耐用性，使用壽命長且能夠在較高濕度環(huán)境下正常使用；

18、2)本發(fā)明提供的柔性光電傳感器還具有位于柔性基底下表面的柔性透光疏水層，其由高透光及超疏水的納米膜層構(gòu)成，水霧、粉塵及污漬等難以沾染附著于其上，故能夠保證柔性光電傳感器在使用時減少清潔頻率，能夠較長時間的保持對光敏感性，性能顯著提升；

19、3)本發(fā)明提供的柔性光電傳感器的空穴傳輸層由n,n-二甲基甲酰胺和乙二醇二元摻雜且分層涂覆后固化而成的pedot:pss導(dǎo)電聚合物構(gòu)成，分層涂覆時先用對n,n-二甲基甲酰胺摻雜的pedot:pss導(dǎo)電聚合物膜層適度干燥后使用氧等離子處理，表面形成納米尺寸的有助于增強(qiáng)空穴傳輸?shù)耐蛊鸺鞍枷萁Y(jié)構(gòu)，然后再在其上噴涂乙二醇摻入的pedot:pss水溶液，噴涂后其部分下滲進(jìn)入前一膜層并隨后在加熱作用下固化成一體構(gòu)成透光性更好、導(dǎo)電能力更強(qiáng)的空穴傳輸層，可顯著提升光電傳感器性能。

技術(shù)特征：

1.一種柔性光電傳感器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性光電傳感器的制備方法，其特征在于，s1中的透明柔性基底為pet膜，mxene薄層分散液為濃度為2.5-5.5mg/ml的碳化鈦薄層分散液，所述密封區(qū)的寬度為3-8mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性光電傳感器的制備方法，其特征在于，所述空穴傳輸層為n,n-二甲基甲酰胺和乙二醇二元摻雜且分層涂覆后固化而成的pedot:pss導(dǎo)電聚合物。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種柔性光電傳感器的制備方法，其特征在于，所述空穴傳輸層成形時，先將固含量為1.2-2.0％的pedot:pss水溶液分成一份，一份中摻入1-1.5％質(zhì)量的n,n-二甲基甲酰胺混勻得溶液一，另一份中摻入2.5-3.5％的乙二醇混勻得溶液二，先使用溶液一在陽極層上表面涂覆成膜，置于100-120℃的真空干燥箱中，烘烤3-5min，取出自然冷至室溫后，先使用氧等離子體處理新形成膜層2-3min,然后再使用溶液二在已有膜層的上表面進(jìn)行噴涂成膜，隨后置于135-145℃的真空干燥箱中，烘烤30-40min,即形成空穴傳輸層。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性光電傳感器的制備方法，其特征在于，所述光電活性層為在所述空穴傳輸層上表面沉積形成的鈣鈦礦膜層。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性光電傳感器的制備方法，其特征在于，所述電子傳輸層為mg摻雜的zno薄膜。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性光電傳感器的制備方法，其特征在于，所述陰極層為成形于所述電子傳輸層上表面的鋁膜。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性光電傳感器的制備方法，其特征在于，所述柔性密封層為周邊通過膠粘劑與密封區(qū)密封連接的柔性防水膜，所述柔性防水膜為pet膜、pvc膜或pe膜。

9.根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項所述的一種柔性光電傳感器的制備方法，其特征在于，所述柔性透光疏水層為厚度為10-30nm的dyn-pdms薄膜。

10.一種柔性光電傳感器，其特征在于，通過權(quán)利要求1至9任一項所述的方法制備得到。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種柔性光電傳感器及其制備方法，該方法包括如下步驟：S1.對透明柔性基底的上表面進(jìn)行氧等離子體處理，隨后在中間區(qū)域使用MXene薄層分散液進(jìn)行旋涂成膜，加熱后退火處理得陽極層,基底在陽極層周邊預(yù)留有密封區(qū)；S2.先在陽極層上表面由下至上依次形成空穴傳輸層、光電活性層、電子傳輸層和陰極層，然后再形成封裝各功能層的柔性密封層；S3.在基底的下表面成形柔性透光疏水層，即得。優(yōu)點(diǎn)為，具有柔性密封層，故各功能層與外界隔絕，可在較高濕度環(huán)境下使用；具有柔性透光疏水層，高透光、不易粘污或起霧，清潔頻率低；空穴傳輸層由二元摻雜且分層固化的PEDOT:PSS導(dǎo)電聚合物構(gòu)成，透光性好、導(dǎo)電能力強(qiáng)，可顯著提升傳感器性能。

技術(shù)研發(fā)人員：劉儒平,朱建效,姜皓文,孔子琪,劉鑫,孫志成,李燁,曹梅娟,侯蘭蘭
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京印刷學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6