[發明專利]基于納米纖維膜的柔性濕度傳感器及其制備方法

在審

• 申請號: 201811592324.3
• 申請日: 2018-12-25
• 公開（公告）號: CN109752412A
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 姚政
• 申請（專利權）人: 江蘇國源環境科技有限公司
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00
• 代理公司: 北京聯瑞聯豐知識產權代理事務所(普通合伙) 11411
• 代理人: 黃冠華

本發明公開了一種基于納米纖維膜的柔性濕度傳感器的制備方法，該柔性濕度傳感器包括基于柔性基底的電極層和濕敏聚合物薄膜，本發明以靜電紡絲納米纖維膜作為柔性基底，在其表面通過絲網印刷技術印刷導電材料，然后將具有濕敏功能的靜電紡絲納米纖維膜通過熱壓技術與電極層進行復合。具有操作簡單、成本低等優點，所制備的基于納米纖維膜的柔性濕度傳感器結構簡單、形狀和大小可隨需求進行改變，對濕度的響應快以及具有良好的循環使用性，具有一定的市場前景。

技術領域

本發明涉及傳感器技術領域，特別涉及一種基于納米纖維膜的柔性濕度傳感器及其制備方法。

背景技術

濕度傳感器在科研、軍事、農業、醫療器械等眾多領域有著廣泛地應用，但傳統濕度傳感器多為剛性材料，不具有柔性，因此很難適用于表面彎曲的觸覺探測等，因此開發具備靈敏度高、靈活性強、柔性可穿戴等優點為一體的新型濕度傳感器成為了研究熱點。

在普通的柔性傳感器件中，電極材料與柔性基底復合也是一個關鍵步驟，常規的光刻、蒸鍍或旋涂等工藝將電極形成于基底上，存在制備工藝復雜的問題，極大地增加了器件制備過程的難度，難以實現快速大規模的制備。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種基于納米纖維膜的柔性濕度傳感器。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案為：一種基于納米纖維膜的柔性濕度傳感器，其特征在于：包括基于柔性基底的電極層和濕敏聚合物薄膜，所述的柔性基底為靜電紡絲納米纖維膜。

本發明還公開了上述基于納米纖維膜的柔性濕度傳感器的制備方法，包括下列步驟

S1：柔性基底的制備：配制疏水性高分子聚合物靜電紡絲溶液，進行靜電紡絲，得到一定厚度的疏水性聚合物納米纖維膜，即為柔性基底；

S2：電極層的制備：在步驟S1制備好的柔性基底上，即疏水性聚合物納米纖維膜表面通過絲網印刷技術在其表面印刷導電材料，即為電極層；

S3：濕敏聚合物薄膜的制備：

S31:將濕敏材料與疏水性高分子聚合物共同加入到溶劑中，進行磁力攪拌，得到摻雜有濕敏材料的疏水性聚合物紡絲溶液，其中，濕敏材料的摻雜比例為溶液總量的0.1wt％-5wt％，疏水性高分子聚合物添加量為1.0～3.5g，溶劑體積為5～20ml；

S32:將配好的摻雜有濕敏材料的疏水性聚合物紡絲溶液加入噴頭，進行靜電紡絲,得到納米纖維膜；

S33:將步驟S32得到的納米纖維膜進行烘干，使其溶劑得到充分揮發，最終得到，得到摻雜有濕敏材料的疏水性聚合物納米纖維膜，即為濕敏聚合物薄膜；

S4:組裝：通過熱壓技術將電極層與濕敏聚合物薄膜復合到一起，即得。

作為優選，所述的步驟S2中導電材料為銀納米顆粒、銀納米線、碳納米管中一種或者任意幾種的混合物。

作為優選，所述的步驟S31中，濕敏材料為氯化鋰、溴化鋰、硅膠、鋁膠、氯化鈣、蒙脫石中一種或者任意幾種的混合物。

作為優選，為了突出濕敏材料的吸濕性能，及對濕度反應的靈敏程度，選擇的疏水性高分子聚合物為聚對苯二甲酸乙二醇酯、熱塑性聚氨酯彈性體、聚偏氟乙烯、聚二甲基硅氧烷等其中的一種或多種，或者將親水材料進行疏水改性，所述的親水材料為聚丙烯腈、聚酰胺66、聚酰胺6、聚乙烯醇、聚醚砜、殼聚糖、聚氧乙烯、聚乳酸或聚乙烯吡咯烷酮中的一種或幾種任意比例的混合物。

作為優選，所述步驟S31中,溶劑為四氫呋喃、三氟乙酸、二氯甲烷、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或甲苯中的一種或幾種任意比例的混合物的溶液。