一种导电高分子复合纳米纤维电阻型湿度传感器及其制备方法
专利汇可以提供一种导电高分子复合纳米纤维电阻型湿度传感器及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开的导电高分子复合 纳米 纤维 湿度 传感器 具有陶瓷基体，在陶瓷基体表面 光刻 和 蒸发 有多对叉指金 电极 ，在叉指金电极上连接有引线，在陶瓷基体和叉指金电极表面沉积有湿敏纳米纤维 薄膜 ，湿敏纳米纤维薄膜为聚苯乙烯磺酸掺杂的聚苯胺、聚 氧 化乙烯和聚乙烯醇缩丁 醛 按 质量 比10~40:3~20:20~50的复合物。采用 静电纺丝 方法制备，方法简便易行。本发明的导电高分子复合纳米纤维 湿度传感器 响应快、湿滞小、灵敏度高，该传感器可广泛应用于工农业生产、仓储、气象和日常生活中环境湿度的检测和控制。，下面是一种导电高分子复合纳米纤维电阻型湿度传感器及其制备方法专利的具体信息内容。
1.一种导电高分子复合纳米纤维电阻型湿度传感器，其特征在于：它具有陶瓷基体⑴，在陶瓷基体表面光刻和蒸发有多对叉指金电极⑵，在叉指金电极上连接有引线⑷，在陶瓷基体和叉指金电极表面沉积有湿敏纳米纤维薄膜⑶，湿敏纳米纤维薄膜为聚苯乙烯磺酸掺杂的聚苯胺、聚氧化乙烯和聚乙烯醇缩丁醛按质量比10~40: 3~20: 20~50的复合物，聚苯乙烯磺酸掺杂的聚苯胺中苯乙烯磺酸与苯胺摩尔比为1: 1~6: 1。
2.根据权利要求1所述的导电高分子复合纳米纤维电阻型湿度传感器，其特征在于纳米纤维直径为30~800 nm。
3.根据权利要求1所述的导电高分子复合纳米纤维电阻型湿度传感器，其特征在于纳米纤维中含有尺寸在200~2000 nm的纺锤体。
4.根据权利要求1所述的导电高分子复合纳米纤维电阻型湿度传感器的制作方法，其特征在于包括以下步骤：
1) 清洗表面光刻和蒸发有叉指金电极的陶瓷基片，烘干备用；
2) 配制聚苯乙烯磺酸掺杂的聚苯胺、聚氧化乙烯和聚乙烯醇缩丁醛的N,N-二甲基甲酰胺溶液，其中聚苯乙烯磺酸掺杂的聚苯胺的浓度为10~40 mg/mL，聚氧化乙烯浓度为3~20 mg/mL，聚乙烯醇缩丁醛浓度为20~50 mg/mL；聚苯乙烯磺酸掺杂的聚苯胺中苯乙烯磺酸与苯胺摩尔比为1: 1~6: 1；
3）将步骤2）中配制的溶液装在带针头的注射器里，注射针头和电源的阳极相连，电源的阴极与铜板相连，铜板上置有1)的具有金叉指的陶瓷基片电极上，在注射器针头和铜板之间施加 3~15 kV电源电压，针头和铜板之间的距离 5~15 cm，采用注射泵将注射器中的溶液以0.1~1.0 ml/h的流速挤出，在电场作用下以连续的含有纺锤体的纳米纤维的形式沉积在具有金叉指的陶瓷基片电极上，形成聚苯胺复合纳米纤维薄膜；
o
4) 将覆盖有聚苯胺复合纳米纤维薄膜的具有金叉指的陶瓷基片电极在 80~ 120C下加热 1~3 小时，即制得导电高分子复合纳米纤维电阻型湿度传感器。
一种导电高分子复合纳米纤维电阻型湿度传感器及其制备
方法
技术领域
背景技术
发明内容
维薄膜具有很高的比表面积，达到3~10 m/g，纳米纤维与基底的良好接触是通过在纳米纤维中引入纺锤体来实现；
陶瓷基体表面的叉指金电极有5-20对，叉指金电极的叉指宽度为20-200 μm，叉指间隙为20-200 μm。
2) 配制聚苯乙烯磺酸掺杂的聚苯胺、聚氧化乙烯和聚乙烯醇缩丁醛的N,N-二甲基甲酰胺溶液，其中聚苯乙烯磺酸掺杂的聚苯胺的浓度为10~40 mg/mL，聚氧化乙烯浓度为3~20 mg/mL，聚乙烯醇缩丁醛浓度为20~50 mg/mL；聚苯乙烯磺酸掺杂的聚苯胺中苯乙烯磺酸与苯胺摩尔比为1: 1~6: 1；
3）将步骤2）中配制的溶液装在带针头的注射器里，注射针头和电源的阳极相连，电源的阴极与铜板相连，铜板上置有1)的具有金叉指的陶瓷基片电极上，在注射器针头和铜板之间施加 3~15 kV电源电压，针头和铜板之间的距离 5~15 cm，采用注射泵将注射器中的溶液以0.1~1.0 ml/h的流速挤出，在电场作用下以连续的含有纺锤体的纳米纤维的形式沉积在具有金叉指的陶瓷基片电极上，形成聚苯胺复合纳米纤维薄膜；
o
4) 将覆盖有聚苯胺复合纳米纤维薄膜的具有金叉指的陶瓷基片电极在 80~ 120C下加热 1~3 小时，即制得导电高分子复合纳米纤维电阻型湿度传感器。
图3是含有不同量纺锤体的复合纳米纤维电镜照片；
图4是负载有复合纳米纤维的叉指金电极的电镜照片；
图5是本发明采用静电纺丝法制备的复合纳米纤维湿敏元件响应特性曲线；
图6是本发明湿敏元件对于不同湿度的响应循环测试结果；
具体实施方式
1) 清洗表面光刻和蒸发有叉指金电极的陶瓷基片，烘干备用；
2) 配制聚苯乙烯磺酸掺杂的聚苯胺、聚氧化乙烯和聚乙烯醇缩丁醛的N,N-二甲基甲酰胺溶液，其中聚苯胺的浓度为10 mg/mL，聚氧化乙烯浓度为20 mg/mL，聚乙烯醇缩丁醛浓度为50 mg/mL, 聚苯乙烯磺酸掺杂的聚苯胺中苯乙烯磺酸与苯胺摩尔比为1: 1；
3）将步骤2）中配制的溶液装在带针头的注射器里，注射针头和高压电源的阳极相连，高压电源的阴极与铜板相连，铜板上置有1)的具有金叉指的陶瓷基片电极上，在注射器针头和铜板之间施加 5 kV电源电压，针头和铜板之间的距离 5 cm，采用注射泵将注射器中的溶液以0.5 ml/h的流速挤出，在高压电场作用下以连续的含有纺锤体的纳米纤维的形式沉积在具有金叉指的陶瓷基片电极上，形成聚苯胺复合纳米纤维薄膜，其纳米纤维形貌如图3(a)所示；
o
4) 将覆盖有聚苯胺复合纳米纤维薄膜的具有金叉指的陶瓷基片电极在120C下加热
1 小时，即制得导电高分子纳米纤维电阻型湿度传感器。
1) 清洗表面光刻和蒸发有叉指金电极的陶瓷基片，烘干备用；
2) 配制聚苯乙烯磺酸掺杂的聚苯胺、聚氧化乙烯和聚乙烯醇缩丁醛的N,N-二甲基甲酰胺溶液，其中聚苯胺的浓度为20 mg/mL，聚氧化乙烯浓度为3 mg/mL，聚乙烯醇缩丁醛浓度为20 mg/mL, 聚苯乙烯磺酸掺杂的聚苯胺中苯乙烯磺酸与苯胺摩尔比为3: 1；
3）将步骤2）中配制的溶液装在带针头的注射器里，注射针头和高压电源的阳极相连，高压电源的阴极与铜板相连，铜板上置有1)的具有金叉指的陶瓷基片电极上，在注射器针头和铜板之间施加 15 kV电源电压，针头和铜板之间的距离 15 cm，采用注射泵将注射器中的溶液以1.0 ml/h的流速挤出，在高压电场作用下以连续的含有纺锤体的纳米纤维的形式沉积在具有金叉指的陶瓷基片电极上，形成聚苯胺复合纳米纤维薄膜，其纳米纤维形貌如图3(b)所示；
o
4) 将覆盖有聚苯胺复合纳米纤维薄膜的具有金叉指的陶瓷基片电极在100C下加热
3 小时，即制得导电高分子纳米纤维电阻型湿度传感器。
1) 清洗表面光刻和蒸发有叉指金电极的陶瓷基片，烘干备用；
2) 配制聚苯乙烯磺酸掺杂的聚苯胺（、聚氧化乙烯和聚乙烯醇缩丁醛的N,N-二甲基甲酰胺溶液，其中聚苯胺的浓度为40 mg/mL，聚氧化乙烯浓度为10 mg/mL，聚乙烯醇缩丁醛浓度为30 mg/mL, 聚苯乙烯磺酸掺杂的聚苯胺中苯乙烯磺酸与苯胺摩尔比为6: 1；
3）将步骤2）中配制的溶液装在带针头的注射器里，注射针头和高压电源的阳极相连，高压电源的阴极与铜板相连，铜板上置有1)的具有金叉指的陶瓷基片电极上，在注射器针头和铜板之间施加 10 kV电源电压，针头和铜板之间的距离 10 cm，采用注射泵将注射器中的溶液以0.2 ml/h的流速挤出，在高压电场作用下以连续的含有纺锤体的纳米纤维的形式沉积在具有金叉指的陶瓷基片电极上，形成聚苯胺复合纳米纤维薄膜，其纳米纤维形貌如图3(c)所示；
o
4) 将覆盖有聚苯胺复合纳米纤维薄膜的具有金叉指的陶瓷基片电极在80C下加热 3 小时，即制得导电高分子纳米纤维电阻型湿度传感器，其纳米纤维形貌如图3(d)所示。
1) 清洗表面光刻和蒸发有叉指金电极的陶瓷基片，烘干备用；
2) 配制聚苯乙烯磺酸掺杂的聚苯胺（、聚氧化乙烯和聚乙烯醇缩丁醛的N,N-二甲基甲酰胺溶液，其中聚苯胺的浓度为20 mg/mL，聚氧化乙烯浓度为8mg/mL，聚乙烯醇缩丁醛浓度为 22 mg/mL, 聚苯乙烯磺酸掺杂的聚苯胺中苯乙烯磺酸与苯胺摩尔比为3: 1；
3）将步骤2）中配制的溶液装在带针头的注射器里，注射针头和高压电源的阳极相连，高压电源的阴极与铜板相连，铜板上置有1)的具有金叉指的陶瓷基片电极上，在注射器针头和铜板之间施加 6 kV电源电压，针头和铜板之间的距离 12 cm，采用注射泵将注射器中的溶液以0.5 ml/h的流速挤出，在高压电场作用下以连续的含有纺锤体的纳米纤维的形式沉积在具有金叉指的陶瓷基片电极上，形成聚苯胺复合纳米纤维薄膜； o
4) 将覆盖有聚苯胺复合纳米纤维薄膜的具有金叉指的陶瓷基片电极在100C下加热
2 小时，即制得导电高分子纳米纤维电阻型湿度传感器，其电极表面形貌如图4所示，该电极的湿敏响应如图5所示，响应时间及回复曲线如图6所示。
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