[發(fā)明專利]一種氯化鈷濕敏電紡微納米纖維膜及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510971085.2
• 申請(qǐng)日: 2015-12-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105568557B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閆旭;龍?jiān)茲?/a>;猶明浩;于桂鳳;賀曉曉;賈憲生;董瑞華;張紅娣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島大學(xué)
• 主分類號(hào): D04H1/728
• 分類號(hào): D04H1/728;D01D5/00;D04H1/42;D04H1/4291;D04H1/4309
• 代理公司: 濟(jì)南誠(chéng)智商標(biāo)專利事務(wù)所有限公司 37105
• 代理人: 王汝銀

本發(fā)明公開(kāi)了一種氯化鈷濕敏電紡微納米纖維膜及其制備方法和應(yīng)用，所述纖維膜由氯化鈷/高分子聚合物復(fù)合微納米纖維組成，所述微納米纖維由溶液電紡法制得，微納米纖維中的氯化鈷與高分子聚合物的質(zhì)量百分比為1:1，所述微納米纖維的顏色、質(zhì)量和電導(dǎo)率隨濕度變化。該微納米纖維膜對(duì)濕度靈敏，其顏色、質(zhì)量、電導(dǎo)率都能隨濕度變化，且制備方法簡(jiǎn)單，成本較低，適宜大批量生產(chǎn)，以該微納米纖維膜作為濕敏材料的QCM質(zhì)量型傳感器具有響應(yīng)時(shí)間短靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氯化鈷濕敏電紡微納米纖維膜及其制備方法和應(yīng)用，屬于納米材料制備領(lǐng)域。

背景技術(shù)

濕度，表示大氣干燥程度的物理量。在一定的溫度下一定體積的空氣里含有的水汽越少，則空氣越干燥；水汽越多，則空氣越潮濕。濕度對(duì)人們的生產(chǎn)及工業(yè)生產(chǎn)有著密切的聯(lián)系，因此對(duì)濕度的測(cè)量是一個(gè)非常重要的課題。隨著人們生活水平的提高，一種可以快速可視的濕度測(cè)試材料的需求越來(lái)越迫切。不僅如此，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)要求具有高精度，高靈敏度，可靠穩(wěn)定的濕敏元件。目前的濕度測(cè)量?jī)x一般靈敏度不是特別高，反應(yīng)較慢。因此，制備具有高靈敏度、可變色的濕敏材料具有重要的意義。同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)濕度變化的多源化(顏色、質(zhì)量、電阻的變化)感應(yīng)顯示也具有深遠(yuǎn)的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種氯化鈷濕敏電紡微納米纖維膜及其制備方法和應(yīng)用，該微納米纖維膜對(duì)濕度靈敏，其顏色、質(zhì)量、電導(dǎo)率都能隨濕度變化，且制備方法簡(jiǎn)單，成本較低，適宜大批量生產(chǎn)，以該微納米纖維膜作為濕敏材料的QCM質(zhì)量型傳感器具有響應(yīng)時(shí)間短靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

一種氯化鈷濕敏電紡微納米纖維膜，所述纖維膜由氯化鈷/高分子聚合物復(fù)合微納米纖維組成，所述微納米纖維由溶液電紡法制得，微納米纖維中的氯化鈷與高分子聚合物的質(zhì)量百分比為1:1，所述微納米纖維的顏色、質(zhì)量和電導(dǎo)率隨濕度變化。

該微納米纖維膜由靜電紡絲法制得，氯化鈷與高分子聚合物混合，均勻分布在纖維內(nèi)，相較于現(xiàn)有的涂層式或表面印染式的彩色纖維，其顏色和性能更加牢固穩(wěn)定，同時(shí)由于氯化鈷的濕敏特性，該微納米纖維膜的顏色、質(zhì)量、電導(dǎo)率都能隨濕度變化，靜電紡絲法制得的纖維膜內(nèi)部的微納米纖維結(jié)構(gòu)，使得該膜材料具有優(yōu)于塊體材料和涂層材料的大比表面積，使其可以更好的與空氣中的水分接觸，具有高度敏感的濕敏性能，氯化鈷與高分子聚合物的質(zhì)量百分比為1:1的配比具有較好的可紡性，同時(shí)使該纖維在具有較敏感的濕敏特性和較好的力學(xué)柔韌性能，適宜制備柔性器件。

進(jìn)一步的，所述微納米纖維的平均直徑為200～400nm。

進(jìn)一步的，所述微納米纖維膜在干燥環(huán)境下為藍(lán)色，在濕潤(rùn)環(huán)境下為粉紅色，所述微納米纖維的電導(dǎo)率隨濕度增大而增長(zhǎng)，質(zhì)量隨濕度增大而增大。

進(jìn)一步的，所述的高分子聚合物為聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚乙烯烷醇、聚乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇縮丁醛、尼龍中的一種或多種。

本發(fā)明還公開(kāi)了一種QCM濕度傳感器，該QCM濕度傳感器以本發(fā)明的氯化鈷濕敏電紡微納米纖維膜作為石英晶體微天平QCM質(zhì)量型傳感器的濕敏材料。由于本發(fā)明的氯化鈷濕敏電紡微納米纖維膜具有高度靈敏的濕敏性能，在濕度變化時(shí)其質(zhì)量和顏色都會(huì)隨之快速變化，以該微納米纖維膜作為濕敏材料的QCM濕度傳感器具有良好的濕敏性能，響應(yīng)快，靈敏度高，同時(shí)，還能夠觀測(cè)到濕敏材料的顏色變化，實(shí)現(xiàn)多源化的顯示效果。

本發(fā)明還公開(kāi)了一種濕敏電阻，該濕膜電阻包括本發(fā)明的氯化鈷濕敏電紡微納米纖維膜。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種氯化鈷濕敏電紡微納米纖維膜及其制備方法和應(yīng)用，該微納米纖維膜對(duì)濕度靈敏，其顏色、質(zhì)量、電導(dǎo)率都能隨濕度變化，且制備方法簡(jiǎn)單，成本較低，適宜大批量生產(chǎn)，以該微納米纖維膜作為濕敏材料的QCM質(zhì)量型傳感器具有相應(yīng)時(shí)間短靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)。具體而言：