本發(fā)明涉及變色感測器及其制造方法，尤其涉及一種檢測液態(tài)化學物質的變色感測器及其制造方法。

背景技術：

通常，石油化學、鋼鐵、半導體制造等各種工業(yè)現(xiàn)場利用用于供應、移動原料的流路即管道。工業(yè)原料大部分含有對環(huán)境和人體非常有害的毒性物質，因此這些物質泄漏將非常危險。對于氣體來講，已經開發(fā)出了多種氣體感測器，因此能夠容易檢測氣體是否發(fā)生泄露及泄露地點。

但對于液態(tài)化學物質或水(以下，液體物質)來講，為感測這些物質是否發(fā)生泄露而利用電子感測器，但采用電子感測器的情況下其缺點是只能確認原料溶液是否發(fā)生泄露，泄漏地點則需要直接用肉眼確認或利用另外的設備進行確認。因此需要一種能夠用少量費用容易、直觀地找到液態(tài)物質泄漏地點的檢測裝置。

技術實現(xiàn)要素：

技術問題

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠容易、直觀地感測液態(tài)物質是否發(fā)生泄漏，能夠通過簡單的制造工序制造的變色感測器。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種所述變色感測器的制造方法。

技術方案

用于達成上述目的的本發(fā)明的變色感測器包括基板及形成于其上面的第一變色層。所述第一變色層包括與水分反應生成氫氧根離子的第一感測化合物及與所述第一指示化合物生成的氫氧根離子或從外部提供的氫氧根離子反應發(fā)生顏色變化的第二感測化合物。

根據(jù)一個實施例，所述第一感測化合物可以包括碳酸鈉(Na₂CO₃)，所述第二感測化合物可以包括酚酞。

根據(jù)一個實施例，所述變色感測器還包括配置于所述基板與所述第一變色層之間的第二變色層，所述第二變色層可包括與氫離子反應發(fā)生顏色變化的第三感測化合物。

根據(jù)一個實施例，所述第三感測化合物可包括甲基橙。

根據(jù)一個實施例，所述基板可以是柔性基膜或紙。

根據(jù)本發(fā)明另一目的的變色感測器的制造方法，包括：準備含有與水分反應生成氫氧根離子的第一感測化合物及與所述第一指示化合物生成的氫氧根離子或從外部提供的氫氧根離子反應發(fā)生顏色變化的第二感測化合物的第一涂布溶液的步驟；及在基板上涂布所述第一涂布溶液形成第一變色層的步驟。

根據(jù)一個實施例，可以通過旋轉涂布法或噴涂法將所述第一涂布溶液涂布到所述基板。

根據(jù)一個實施例，所述制造方法還可以包括形成所述第一變色層之前在所述基板上涂布含有與氫離子反應發(fā)生顏色變化的第三感測化合物的第二涂布溶液形成第二變色層的步驟。

根據(jù)一個實施例，形成所述第一變色層的步驟可以包括用所述第一涂布溶液在基板上形成涂層的步驟及干燥所述涂層的步驟。

技術效果

根據(jù)本發(fā)明的變色感測器及其制造方法，只用變色感測器的顏色變化即可直觀地感測含水或化學物質的液態(tài)物質是否發(fā)生泄漏。由于變色感測器是無論液態(tài)物質的酸堿度(pH)為多少都在存在液態(tài)物質時發(fā)生顏色變化的一體式感測器，因此無需根據(jù)液態(tài)物質的種類采用不同的感測器。變色感測器能夠保持因液態(tài)物質而變色的狀態(tài)，因此即使未在液態(tài)物質泄漏時間點進行確認也能夠確認是否發(fā)生泄漏。這種變色感測器能夠在常溫下用低廉的費用制得。

附圖說明

圖1為用于說明根據(jù)本發(fā)明一個實施例的變色感測器的剖面圖；

圖2為用于說明圖1的變色感測器暴露在中性液態(tài)物質時的變化狀態(tài)的示意圖；

圖3為用于說明根據(jù)本發(fā)明另一實施例的變色感測器的剖面圖；

圖4為用于說明圖3的變色感測器的制造方法的流程圖。

附圖標記說明

101、102：變色感測器

110：基板

120、130：第一變色層、第二變色層

TCM：化學物質

R1、R2：第一感測化合物、第二感測化合物

具體實施方式

以下參見附圖具體說明本發(fā)明的實施例。本發(fā)明可進行多種變形，可具有多種形態(tài)，以下在附圖中顯示特定實施例并在下文進行具體說明。但其目的并非使本發(fā)明限定于特定的公開形態(tài)，因此應理解為包括屬于本發(fā)明思想及技術范圍的所有變更、等同物及替代物。在說明各附圖方面，對類似的構成要素添加類似的附圖標記。

本申請中使用的用語只是用于說明特定實施例，目的并非限定本發(fā)明。單數(shù)的表現(xiàn)形式在上下文沒有其他明確說明的情況下還包括復數(shù)的表現(xiàn)形式。本申請中“包括”或“具有”等術語用于說明存在說明書中記載的特征、步驟、動作、構成要素、構件或其組合，而并非預先排除一個或一個以上的其他特征、步驟、動作、構成要素、構件或其組合的存在或附加可能性。

若無另行定義，本說明書中使用的包括技術術語或科學術語在內的所有術語均表示與本發(fā)明所屬技術領域的普通技術人員的一般理解相同的含義。通常使用的詞典定義過的術語應解釋為與相關技術的文章脈絡相一致的含義，本申請中無明確定義的前提下不得解釋為理想或過度形式性的含義。

圖1為用于說明根據(jù)本發(fā)明一個實施例的變色感測器的剖面圖。

參見圖1，變色感測器101包括形成于基板110上的第一變色層120。

基板110可以是具有柔性的基材?；?10例如可以是柔性基膜或紙等?；?10具有柔性，因此能夠容易將變色感測器101附著到各種裝置的各種形態(tài)的表面。

第一變色層120包括第一感測化合物及第二感測化合物。

第一感測化合物是與水分反應生成氫氧根離子的化合物，可包括碳酸鈉(Na₂CO₃)。例如，第一感測化合物暴露在水或含液態(tài)化學物質的液態(tài)物質的情況下，第一感測化合物通過液態(tài)物質中的水分發(fā)生水解反應生成氫氧根離子。

第二感測化合物是與氫氧根離子反應發(fā)生顏色變化的化合物，與第一指示化合物生成的氫氧根離子或從外部提供的氫氧根離子反應發(fā)生顏色變化。第二感測化合物例如可以是酚酞。

第二感測化合物本身可以與堿性的化學物質直接反應發(fā)生顏色變化。即，第二感測化合物為酚酞的情況下，當?shù)诙袦y化合物暴露在堿性化學物質的情況下從無色變成粉紅色、紅色等紅色系的顏色。然而，第二感測化合物不與中性化學物質發(fā)生反應，因此僅由第二感測化合物構成的變色層無法確認是否存在中性的液態(tài)化學物質。而根據(jù)本發(fā)明，第一變色層120暴露在中性液態(tài)物質時也能夠發(fā)生顏色變化。以下參見圖2對此進行說明，圖2中“R1”表示第一感測化合物，“R2”表示第二感測化合物，“TCM”表示中性的液態(tài)物質。

圖2為用于說明圖1的變色感測器暴露在中性液態(tài)物質時的變化狀態(tài)的示意圖。

參見圖2及圖1，中性液態(tài)物質(TCM)在第一變色層120暴露于其中的情況下，雖然不與第二感測化合物發(fā)生反應，但與第一感測化合物反應生成氫氧根離子。此處，第二感測化合物和第一感測化合物與液態(tài)物質(TCM)反應生成的氫氧根離子反應發(fā)生顏色變化。

如上，第一變色層120含有第一感測化合物及第二感測化合物，因此變色感測器101無論暴露于堿性的液態(tài)物質還是暴露于中性的液態(tài)物質都能夠發(fā)生從無色到有色的顏色變化，因此能夠通過肉眼輕松地確認是否存在液態(tài)物質、有無泄漏等。尤其，一旦變成有色后就不再逆向變化成無色，而是保持該狀態(tài)，因此即使未在暴露于液態(tài)物質的時間點立即進行確認，事后也能夠用肉眼輕松地確認是否發(fā)生泄漏。

第一變色層120是將含第一感測化合物與第二感測化合物的第一涂布溶液涂布到基板110上形成的。

可以混合第一感測化合物與第二感測化合物準備第一涂布溶液。例如，通過球磨工序準備細微粉末刑天的碳酸鈉，并將其溶解到有機溶劑準備第一溶液，將酚酞溶解在有機溶劑準備第二溶液后混合第一溶液與第二溶液以制得第一涂布溶液。上述準備第一涂布溶液的過程可以在常溫下進行。

第一涂布溶液可以通過旋轉涂布法涂布到基板110上。或者，第一涂布溶液可以通過噴涂法涂布到基板110上。而且還可以執(zhí)行干燥工序。

根據(jù)上述說明，變色感測器101能夠通過液態(tài)物質的顏色變化用肉眼輕松地感測是否存在液態(tài)物質。尤其，無論是堿性還是中性液態(tài)物質，都能夠通過顏色變化對此進行感測。上述變色感測器101可以在常溫下利用簡單的工序和低廉的費用制得。

圖3為用于說明根據(jù)本發(fā)明另一實施例的變色感測器的剖面圖。

參見圖3，變色感測器102包括基板110、第一變色層120及第二變色層130?；?10及第一變色層120實質上與圖1及圖2說明的基板110及第一變色層120相同。因此省略重復說明。

第二變色層130形成于基板110與第一變色層120之間，而且包括第三感測化合物。第三感測化合物是與氫離子反應發(fā)生顏色變化的化合物，可包括甲基橙。即，第三感測化合物暴露在酸性液態(tài)物質時發(fā)生顏色變化，因此能夠確認是否存在酸性的液態(tài)物質及有無泄露。第三感測化合物為甲基橙的情況下，第二變色層130暴露于液態(tài)物質之前顯示黃色，而暴露于液態(tài)物質的情況下顏色變成紅色系，因此能夠感測是否存在液態(tài)物質。

液態(tài)物質為酸性的情況下，通過第二變色層130的顏色變化顯示變色感測器102暴露于液態(tài)物質。液態(tài)物質為堿性的情況下，通過第一變色層120的第二感測化合物顯示變色感測器102暴露于液態(tài)物質。并且，液態(tài)物質為中性的情況下，通過第一感測化合物的反應而發(fā)生的第二感測化合物的顏色變化顯示變色感測器102暴露于液態(tài)物質。

在第一變色層120上形成第二變色層130的情況下，形成第二變色層130的工序過程中第三感測化合物與第一變色層120的第一感測化合物及第二感測化合物相互反應而無法起到變色感測器的功能。通過濕蝕工序形成第一變色層120及第二變色層130時，由于第一變色層120含碳酸鈉與酚酞，用于形成第二變色層130的是含第三感測化合物的溶液，尤其是水溶液，因此具有碳酸鈉在第二變色層130制造工序發(fā)生反應的問題。因此，形成第二變色層130后使之完全干燥后形成第一變色層120才能確保第一變色層120及第二變色層130在一個變色感測器102中分別正常起到各層的功能。

如上，由于變色感測器102包括第一變色層120及第二變色層130，因此能夠輕松地感測中性、堿性或酸性的液態(tài)物質。

圖4為用于說明圖3的變色感測器的制造方法的流程圖。

參見圖4及圖3，首先在步驟S210準備第一涂布溶液與第二涂布溶液，在步驟S220用第二涂布溶液在基板110上形成第二變色層130。

可以將第三感測化合物溶解到蒸餾水準備第二涂布溶液。為了使基板110的表面吸收第二涂布溶液，可以在第二涂布溶液內放置預定時間，然后對此進行干燥形成第二變色層130。

例如，將100g的甲基橙混合到蒸餾水準備第二涂布溶液，并在第二涂布溶液內保管基板一天。之后，可以在50-80℃的烘箱干燥5至8小時形成第二變色層130。

然后在步驟S230，利用第一涂布溶液在形成了第二變色層130的基板110上形成第一變色層120。

第一涂布溶液實質上與圖1說明的第一涂布溶液相同。可以利用旋轉涂布法或噴涂法涂布在形成有第二變色層130的基板110上。能夠以此形成第一變色層120。進一步地，還可以執(zhí)行對涂布的第一涂布溶液進行干燥的工序。

根據(jù)一個實施例，通過球磨工序準備1g微細粉末狀態(tài)的碳酸鈉，將粉末溶解到200mLn-丁醇準備第一溶液。可以對第一溶液進行過濾去除雜質。另外，可以向n-丁醇添加100mg酚酞準備第二溶液，然后混合第一溶液與第二溶液數(shù)分鐘準備第一涂布溶液并旋轉涂布第一涂布溶液形成第一變色層120。

如上，形成第二變色層130后在其上面形成第一變色層120，因此能夠提供變色感測器的各層能夠穩(wěn)定地發(fā)揮功能的高可靠性的變色感測器。

以上參見本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了說明，本領域的普通技術人員應當理解：在不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明技術方案的范圍的前提下，其依然可以對上述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換。