[发明专利]纳米纤维素石墨烯量子点高敏湿度传感器及其绿色制备工艺

权利要求书

1.一种纳米纤维素石墨烯量子点高敏湿度传感器，其特征在于，包括：

由纳米纤维素、石墨烯量子点、聚二甲基硅氧烷按比例混合制得的多孔复合湿敏膜，所述多孔复合湿敏膜构成感应面；

涂覆在多孔复合湿敏膜侧部的聚二甲基硅氧烷层；

通过聚二甲基硅氧烷层粘附至多孔复合湿敏膜侧部的柔性电极；

连接至柔性电极的导线。

2.如权利要求1所述的纳米纤维素石墨烯量子点高敏湿度传感器，其特征在于，所述纳米纤维素为纳米纤丝纤维素、纤维素纳米晶以及细菌纤维素中的一种或多种；

所述石墨烯量子点为石墨烯量子点和氧化石墨烯量子点中的一种或多种。

3.如权利要求2所述的纳米纤维素石墨烯量子点高敏湿度传感器，其特征在于，所述的柔性电极为纳米纤维素碳纳米管复合膜，厚度为0.01～0.1mm；方阻为20～390Ω/□。

4.如权利要求3所述的纳米纤维素石墨烯量子点高敏湿度传感器，其特征在于，将抗干扰屏蔽导线通过导电银胶连接至柔性电极上。

5.如权利要求1所述的纳米纤维素石墨烯量子点高敏湿度传感器，其特征在于，还包括：

橡胶带，其两端设置有扣接件以便扣接成环或扣接至其他设备，沿所述橡胶带的带面设置有多个凹槽，凹槽贯通或不贯通橡胶带，所述凹槽的形状与多孔复合湿敏膜的形状相匹配以便多孔复合湿敏膜嵌入凹槽内，且所述凹槽的侧壁还设置有内陷槽以便容纳所述柔性电极，所述凹槽的任一侧设置有线道，所述线道在橡胶带内部沿橡胶带长度方向直线伸延，所述导线从内陷槽穿入线道内并沿线道布置；

中央处理模块，其埋设在所述橡胶带内部并靠近橡胶带两端的位置，所述中央处理模块包括处理单元和存储单元，所述导线伸延并连接至处理单元；

接线端，其设置在橡胶带两端用于与其他设备连接，所述接线端与中央处理模块连接。

6.一种纳米纤维素石墨烯量子点高敏湿度传感器的绿色制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将纳米纤维素和石墨烯量子点配比混合后，进行超声分散得到分散液；将聚二甲基硅氧烷与所得分散液混合均匀得到混合分散液；将所得混合分散液经过真空冷冻干燥制备得到多孔复合湿敏膜；

步骤二、将聚二甲基硅氧烷均匀涂覆在多孔复合湿敏膜的左右两侧，所述多孔复合湿敏膜上下面形成感应面；

步骤三、将纳米纤维素碳纳米管复合膜粘贴至所述多孔复合湿敏膜的左右两侧形成柔性电极；

步骤四、将用于与外部设备连接的导线连接至柔性电极上，即得到所述纳米纤维素石墨烯量子点高敏湿度传感器。

7.如权利要求6所述的纳米纤维素石墨烯量子点高敏湿度传感器的绿色制备工艺，其特征在于，具体包括：

步骤A、制备浓度为1～50mg/ml的纳米纤维素分散液，浓度为1～20mg/ml的石墨烯量子点分散液；

步骤B、将所述纳米纤维素分散液和石墨烯量子点分散液分别进行高效超声分散5～60min，得到均匀的纳米纤维素分散液和石墨烯量子点分散液；

步骤C、将均匀的纳米纤维素分散液和石墨烯量子点分散液按一定比例混合，在超声功率400～1200W下超声分散20～120min，得到均匀分散的纳米纤维素石墨烯量子点分散液；其中，石墨烯量子点占纳米纤维素和石墨烯量子点两者总干重的0.5～100wt.％；

步骤D、在所述纳米纤维素石墨烯量子点分散液中加入一定量的聚二甲基硅氧烷，经磁力搅拌和超声分散后，得到混合分散液；其中，聚二甲基硅氧烷占纳米纤维素、石墨烯量子点、聚二甲基硅氧烷三者总干重的10～50wt.％；

步骤E、将所得的混合分散液放到真空冷冻干燥机中，控制温度为–50℃，冷冻2～6h，再取出并放到样品架上，真空干燥24～72h，得到多孔复合湿敏膜；所述多孔复合湿敏膜厚度为0.5～20mm；

步骤F、将纳米纤维素分散液和碳纳米管混合经超声分散、抽滤、干燥制备得到纳米纤维素碳纳米管复合膜；所述纳米纤维素碳纳米管复合膜厚度为0.01～0.1mm；方阻为20～390Ω/□；

步骤G、在所述多孔复合湿敏膜的侧面涂布聚二甲基硅氧烷，将按预定规格裁剪的纳米纤维素碳纳米管复合膜粘贴在多孔复合湿敏膜的侧面，然后在85℃下固化6～12h，即可得组装好的传感器；

步骤H、将上述组装好的传感器平铺放好，在纳米纤维素碳纳米管复合膜两侧均匀涂布导电银胶后与导线接合，并确保能与外部设备实现良好接触。