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随着便携式和可穿戴式电子产品需求的不断增长,学术界和产业界对柔性电子产品的兴趣日益增加。气体传感器因其在环境监测、医疗诊断、食品工业、公共安全和农业等一系列日常生活和工业中的重要作用而受到广泛关注。开发工艺简单、低成本、轻便可弯曲,以及易于集成的柔性气体传感器,实现环境中有害气体的实时有效监测,变得日益迫切。然而对于柔性可穿戴气体传感器而言,仍面临着很多亟待破解的问题:柔性衬底上稳定性、可靠性高的金属图形化的实现;器件弯曲过程中的稳定性;气体传感器高的工作温度,难于集成为可穿戴器件;气体传感器选择性差等。本文根据柔性气体传感器的需求,选用PI作为衬底,结合SMIE和喷墨打印技术,实现了加热器—传感器集成结构的一次性制备,并提出了加热器在原位沉积敏感材料以及VOCs气体高温检测方面的应用。基于层层自组装技术,研究低成本、可批量生产、低功耗、室温下高性能的适用于可穿戴的气体传感器。本文主要研究工作如下:第一,分别利用喷墨打印技术和干膜光刻工艺,结合表面改性和离子交换技术(SMIE),实现了PI衬底双面金属图形化。在PI的双面分别制备了带有加热电阻和叉指电极的集成结构。并对制备的Ag金属薄膜进行了机械、电学性能测试。结果表明,制备的Ag薄膜具有一定的可靠性和稳定性,适用于柔性、可穿戴应用场合。整个工艺过程在低温(<150?C)、溶液中实现,可满足柔性器件低成本、卷对卷等工艺的需要。第二,研究了银电阻的加热行为。设计制备的不同形状的Ag薄膜加热电阻,进行了电学、热学性能测试。结果表明,电阻条电阻大小,可以通过控制反应时间、改变图形等加以调整。最后选择了蛇形电阻。通过调节外加直流电压,可实现加热器25-280?C的温度控制。设计了PI-Ag-PI三明治结构,解决了加热器工作过程易烧断的问题,提高了加热电阻可靠性。提出了柔性加热平台的概念,设计了基于STM32单片机的PWM控制柔性加热片的温度控制系统,实现了控温精度在0.5?C左右、控温范围在25-150?C的柔性加热器。第三,拓展集成加热器功能,实现了ZnO敏感材料在叉指电极上的原位沉积。在此基础上,制备了基于PI的集成有加热器的ZnO传感器。分别测试了其对乙醇、丙酮和异丙醇三种气体的响应。测试结果表明,加热器的引入,一方面减少了测试过程中湿度变化对传感器的影响,另一方面有利于提高传感器的灵敏度,缩短响应和恢复时间,并促进气体的解吸,减少传感器初始值的漂移。第四,为了进一步提高传感器选择性,在柔性PI衬底上原位沉积了ZnO-SnO2纳米复合材料,并分别测试了不同温度下其对乙醇、丙酮和异丙醇三种气体的响应。通过调节加热器的温度,控制传感器的工作温度,实现了对乙醇气体的选择性检测。第五,结合SMIE技术和干膜光刻工艺在柔性PI衬底上制备了稳定性更好的镍电极,同时通过层层自组装技术,制备了TiO2修饰的氧化石墨烯基气体传感器,该传感器在室温下实现了高灵敏度。本论文所探讨的相关技术,对于未来可穿戴柔性气体传感器的研究具有重要的参考价值。