[發明專利]一種離子凝膠濕度傳感器、制備方法及其應用

在審

• 申請號: 202010920872.5
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN112014441A
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 聶俊;孫靖先
• 申請（專利權）人: 北京化工大學常州先進材料研究院
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及濕度傳感器領域，尤其涉及一種基于離子凝膠的濕度傳感器、制備方法及其應用。本發明利用含有鹵素陰離子的離子液體為原材料，通過將離子液體固定在固態基材中或者將離子液體自身聚合而得到離子凝膠。得到的離子凝膠可以吸收空氣中的水分并導致電阻率發生變化，且平衡吸水量和空氣濕度有關，因此可以作為濕度傳感器。該方法具有操作簡單、成本低等特點，制備的離子凝膠具有良好的柔性，在濕度傳感器領域具有很大的應用潛力。

技術領域

本發明涉及濕度傳感器材料領域，尤其涉及一種離子凝膠濕度傳感器、制備方法及其應用。

技術背景

近年來，隨著電子技術的發展，柔性電子器件得到了廣泛的研究，并且成為微電子器件的革命性發展方向，不僅在工業領域有廣泛的應用需求，并且不斷滲透入人們的日常生活中，如人體運動檢測、健康監測、假肢、智能衣服和柔軟機器人等。

濕度傳感器是日常生活中必不可少的設備，它可以檢測空氣中的相對濕度。近年來，濕度傳感器在柔性電子領域得到了大量的研究應用，例如，模仿人體的電子皮膚需要感知外界環境的刺激，如溫度變化和濕度變化。但是傳統的濕度傳感器是剛性的，無法滿足柔性電子產品的應用需求。為了解決上述問題，應制備一種柔性可拉伸的濕度傳感器。

離子液體是一種由有機陽離子和陰離子組成的有機鹽，其離子間的靜電引力比較弱，因而具有較小的晶格能，在室溫下一般呈液態。離子凝膠是指將離子液體固定在固態基材中得到混合材料，具有一定的可拉伸性、良好的環境穩定性、高導電率和寬電化學窗口等優點，在智能電子產品領域得到了廣泛的應用。

離子凝膠具有良好的柔性和導電性，可以將外界的各種刺激轉變為電信號，因此可以作為柔性傳感器。但目前為止，關于離子凝膠濕度傳感器的報道還極少。

發明內容

為了解決現存的技術問題，本發明的目的在于提供一種離子凝膠濕度傳感器的制備方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案為：一種基于離子凝膠的濕度傳感器的制備方法，采用含有鹵素陰離子的離子液體制備離子凝膠。

進一步優選為，所述離子液體(ionic liquids)是由含有機陽離子和鹵素陰離子(Clˉ、Brˉ、Iˉ)組成的有機鹽。有機陽離子為季胺型、季膦型、咪唑型、吡咯型、哌啶型和吡啶型有機陽離子中的一種。如：1-甲基-3-烷基咪唑氯鹽、1-甲基-3-乙烯基咪唑溴鹽、N-烷基吡啶四氯碘鹽和N-甲氧基乙基-N-甲基二乙基銨四氯鹽等。

進一步優選為，所述制備離子凝膠的方法包括兩種。一是將離子液體固定在聚合物基材中，包括：原位聚合法、物理凝膠法、溶液澆筑法和離子浸漬法。二是將離子液體自身聚合(聚離子液體)。

進一步優選為，所述制備離子凝膠的聚合物基材為親水性的聚合物，包括親水性的丙烯酸酯、聚氨酯、聚硅氧烷、聚醚、環氧等。例如：丙烯酸、丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸羥乙酯、N-異丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸等。

進一步優選為，所述離子凝膠可以在空氣中吸收水分并導致電阻率發生變化，且平衡吸水量和空氣中的濕度有關，因此可以通過測試離子凝膠的電阻率來得到離子凝膠的含水量，進而得到空氣濕度。

本發明的又一目的是提供了由上述制備方法制備得到的一種粒子凝膠濕度傳感器。

此外，本發明還提供了一種上述離子凝膠在濕度傳感器領域的應用。

本發明的有益效果是利用含有鹵素陰離子的離子液體能夠吸收空氣中的水分并導致電阻率發生變化，利用該離子液體制備得到離子凝膠，離子凝膠具有良好的機械性能和柔性，得到了一種濕度傳感器。

具體實施方式