[发明专利]一种聚吡咯改性气凝胶自供电湿度传感器及其制备方法

说明书

一种聚吡咯改性气凝胶自供电湿度传感器及其制备方法，以三聚氰胺海绵（MS）为基质，以去离子水作为溶剂，以吡咯为溶质，以对甲苯磺酸钠盐作为增溶剂，得到改性溶液，再以过硫酸铵作为氧化剂，两者同时对三聚氰胺海绵进行改性，对改性之后的聚吡咯改性三聚氰胺海绵复合气凝胶(PPy@MS)进行冲洗、烘干，剪裁成一定尺寸，用导电胶带贴在两侧作为电极，得到聚吡咯改性气凝胶自供电湿度传感器；本发明的聚吡咯改性气凝胶自供电湿度传感器具有超轻、超孔结构和自供电等特点，且成本低、响应速度快。

技术领域

本发明涉及湿度传感器领域，特别涉及自供能式湿度传感器。

背景技术

目前使用最多的湿度传感器的湿敏材料主要采用的是导电聚合物、碳基纳米复合材料、金属氧化物和多孔陶瓷等材料，可将湿度转换成电信号。但是这些湿度传感器通常需要外部电源，因此限制了它们的应用范围。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种可自供能的改性气凝胶湿度传感器的制备方法，以三聚氰胺海绵（MS）为基质，以去离子水作为溶剂，以吡咯为溶质，以对甲苯磺酸钠盐作为增溶剂，得到改性溶液，再以过硫酸铵作为氧化剂，两者同时对三聚氰胺海绵进行改性，对改性之后的聚吡咯改性三聚氰胺海绵复合气凝胶(PPy@MS)进行冲洗、烘干，剪裁成一定尺寸，用导电胶带贴在两侧作为电极，得到聚吡咯改性气凝胶自供电湿度传感器，该传感器具有超轻、超孔结构和自供电等特点，且成本低、响应速度快。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种聚吡咯改性气凝胶自供电湿度传感器及其制备方法，其特征在于，以三聚氰胺海绵（MS）为基质，以去离子水作为溶剂，以吡咯为溶质，以对甲苯磺酸钠盐作为增溶剂，得到改性溶液，再以过硫酸铵作为氧化剂，两者同时对三聚氰胺海绵进行改性，对改性之后的聚吡咯改性三聚氰胺海绵复合气凝胶(PPy@MS)进行冲洗、烘干，剪裁成一定尺寸，用导电胶带贴在两侧作为电极，得到聚吡咯改性气凝胶自供电湿度传感器。

进一步的，所述三聚氰胺海绵密度为20-50（g/cm³），吡咯的质量分数为0.3%-1%，对甲苯磺酸钠盐的质量分数为0.5%-3%，过硫酸铵的质量为对甲苯磺酸钠盐质量的1.5-2倍。

进一步的，对三聚氰胺海绵进行改性的时间为2h左右，改性成功的标准为整块海绵均被改性为均匀的黑色。

进一步的，用去离子水冲洗改性后的三聚氰胺海绵，将其表面的低聚物及杂质清洗干净。

进一步的，在55-60℃烘箱中干燥10h至海绵干燥。

进一步的，其制备方法的具体步骤如下：

（1）配制改性溶液：以去离子水为溶剂，吡咯为溶质，对甲苯磺酸钠盐作为增溶剂，搅拌均匀后得到改性溶液；

（2）三聚氰胺海绵的改性：剪一块三聚氰胺海绵置于培养皿中，倒入改性溶液，再加入过硫酸铵进行氧化；

（3）聚吡咯改性气凝胶自供电湿度传感器的制备：将改性好的三聚氰胺海绵进行清洗、干燥，剪裁成一定尺寸，用导电胶带贴在两侧作为电极，得到聚吡咯改性气凝胶自供电湿度传感器。

进一步的，所述步骤（1）中三聚氰胺海绵密度为20-50（g/cm³），吡咯的质量分数为0.3%-1%，对甲苯磺酸钠盐的质量分数为0.5%-3%。

进一步的，所述步骤（2）中过硫酸铵的质量为对甲苯磺酸钠盐质量的1.5-2倍，改性时间为2h。

进一步的，所述步骤（3）中的清洗是用去离子水对改性后的海绵的进行冲洗，洗去海绵上的低聚物和杂质。

进一步的，所述步骤（3）中的干燥是通过烘箱干燥，所述干燥温度为55-60℃，干燥10h。

进一步的，所述方法为以权利要求1、2、3、4、5中任一所改性的三聚氰胺海绵为湿敏材料，组成聚吡咯改性气凝胶自供电湿度传感器。