[發明專利]納米纖維素石墨烯量子點高敏濕度傳感器及其綠色制備工藝

在審

• 申請號: 202010967599.1
• 申請日: 2020-09-15
• 公開（公告）號: CN112067670A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 袁全平;楊雨桐;蘇國婷;李啟林;朱子飄;劉少冉
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: G01N27/22
• 分類號: G01N27/22;B82Y15/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 鄧雪明

1.一種納米纖維素石墨烯量子點高敏濕度傳感器，其特征在于，包括：

由納米纖維素、石墨烯量子點、聚二甲基硅氧烷按比例混合制得的多孔復合濕敏膜，所述多孔復合濕敏膜構成感應面；

涂覆在多孔復合濕敏膜側部的聚二甲基硅氧烷層；

通過聚二甲基硅氧烷層粘附至多孔復合濕敏膜側部的柔性電極；

連接至柔性電極的導線。

2.如權利要求1所述的納米纖維素石墨烯量子點高敏濕度傳感器，其特征在于，所述納米纖維素為納米纖絲纖維素、纖維素納米晶以及細菌纖維素中的一種或多種；

所述石墨烯量子點為石墨烯量子點和氧化石墨烯量子點中的一種或多種。

3.如權利要求2所述的納米纖維素石墨烯量子點高敏濕度傳感器，其特征在于，所述的柔性電極為納米纖維素碳納米管復合膜，厚度為0.01～0.1mm；方阻為20～390Ω/□。

4.如權利要求3所述的納米纖維素石墨烯量子點高敏濕度傳感器，其特征在于，將抗干擾屏蔽導線通過導電銀膠連接至柔性電極上。

5.如權利要求1所述的納米纖維素石墨烯量子點高敏濕度傳感器，其特征在于，還包括：

橡膠帶，其兩端設置有扣接件以便扣接成環或扣接至其他設備，沿所述橡膠帶的帶面設置有多個凹槽，凹槽貫通或不貫通橡膠帶，所述凹槽的形狀與多孔復合濕敏膜的形狀相匹配以便多孔復合濕敏膜嵌入凹槽內，且所述凹槽的側壁還設置有內陷槽以便容納所述柔性電極，所述凹槽的任一側設置有線道，所述線道在橡膠帶內部沿橡膠帶長度方向直線伸延，所述導線從內陷槽穿入線道內并沿線道布置；

中央處理模塊，其埋設在所述橡膠帶內部并靠近橡膠帶兩端的位置，所述中央處理模塊包括處理單元和存儲單元，所述導線伸延并連接至處理單元；

接線端，其設置在橡膠帶兩端用于與其他設備連接，所述接線端與中央處理模塊連接。

6.一種納米纖維素石墨烯量子點高敏濕度傳感器的綠色制備工藝，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、將納米纖維素和石墨烯量子點配比混合后，進行超聲分散得到分散液；將聚二甲基硅氧烷與所得分散液混合均勻得到混合分散液；將所得混合分散液經過真空冷凍干燥制備得到多孔復合濕敏膜；

步驟二、將聚二甲基硅氧烷均勻涂覆在多孔復合濕敏膜的左右兩側，所述多孔復合濕敏膜上下面形成感應面；

步驟三、將納米纖維素碳納米管復合膜粘貼至所述多孔復合濕敏膜的左右兩側形成柔性電極；

步驟四、將用于與外部設備連接的導線連接至柔性電極上，即得到所述納米纖維素石墨烯量子點高敏濕度傳感器。

7.如權利要求6所述的納米纖維素石墨烯量子點高敏濕度傳感器的綠色制備工藝，其特征在于，具體包括：

步驟A、制備濃度為1～50mg/ml的納米纖維素分散液，濃度為1～20mg/ml的石墨烯量子點分散液；

步驟B、將所述納米纖維素分散液和石墨烯量子點分散液分別進行高效超聲分散5～60min，得到均勻的納米纖維素分散液和石墨烯量子點分散液；

步驟C、將均勻的納米纖維素分散液和石墨烯量子點分散液按一定比例混合，在超聲功率400～1200W下超聲分散20～120min，得到均勻分散的納米纖維素石墨烯量子點分散液；其中，石墨烯量子點占納米纖維素和石墨烯量子點兩者總干重的0.5～100wt.％；

步驟D、在所述納米纖維素石墨烯量子點分散液中加入一定量的聚二甲基硅氧烷，經磁力攪拌和超聲分散后，得到混合分散液；其中，聚二甲基硅氧烷占納米纖維素、石墨烯量子點、聚二甲基硅氧烷三者總干重的10～50wt.％；

步驟E、將所得的混合分散液放到真空冷凍干燥機中，控制溫度為–50℃，冷凍2～6h，再取出并放到樣品架上，真空干燥24～72h，得到多孔復合濕敏膜；所述多孔復合濕敏膜厚度為0.5～20mm；

步驟F、將納米纖維素分散液和碳納米管混合經超聲分散、抽濾、干燥制備得到納米纖維素碳納米管復合膜；所述納米纖維素碳納米管復合膜厚度為0.01～0.1mm；方阻為20～390Ω/□；

步驟G、在所述多孔復合濕敏膜的側面涂布聚二甲基硅氧烷，將按預定規格裁剪的納米纖維素碳納米管復合膜粘貼在多孔復合濕敏膜的側面，然后在85℃下固化6～12h，即可得組裝好的傳感器；

步驟H、將上述組裝好的傳感器平鋪放好，在納米纖維素碳納米管復合膜兩側均勻涂布導電銀膠后與導線接合，并確保能與外部設備實現良好接觸。