[发明专利]一种纳米纤维比色湿度传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种纳米纤维比色湿度传感器及其制备方法，其特征在于：纳米纤维比色湿度传感器是以聚丙烯腈（PAN）为成纤基体材料，以CoCl₂为变色剂，通过静电纺丝方法在电场力下使静电纺丝在经溶剂挥发后形成纳米尺寸的纤维，在接地的金属滚筒上收集后得到PAN/CoCl₂纳米纤维膜；而后，将此纳米纤维膜作为比色湿敏材料，再利用PET膜及导电胶带最终得到PAN/ CoCl₂纳米纤维比色传感器。

2.根据权利要求1所述的一种纳米纤维比色湿度传感器及其制备方法，其特征在于：所述静电纺丝由PAN、CoCl₂和纺丝溶剂N,N-二甲基甲酰胺组成。

3.根据权利要求1所述的一种纳米纤维比色湿度传感器及其制备方法，其特征在于：所述PAN的质量分数为10-20%，CoCl₂的质量分数为10-30%，溶剂的质量分数为70-85%。

4.根据权利要求1、2、3所述的一种纳米纤维比色湿度传感器及其制备方法，其特征在于：所述制备方法的具体步骤如下：

（1）配制静电纺丝溶液：分别以PAN粉体和CoCl₂颗粒为溶质，将其加入溶剂N,N-二甲基甲酰胺，搅拌使其充分溶解，然后将两种溶液按照不同比例混合得到最终的PAN/ CoCl₂溶液；

（2）纳米纤维前驱体制备：将静电纺丝溶液置于针筒中，在电场力下使静电纺丝在经溶剂挥发后形成纳米尺寸的纳米纤维；

（3）传感器的制备：将得到的纳米纤维在经过干燥后，然后按照一定的尺寸进行剪裁，采用导电胶带将其粘于PET膜上，得到聚丙烯腈/氯化钴纳米纤维比色湿度传感器。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中PAN的质量分数为10-20%，CoCl₂的质量分数为10-30%，溶剂的质量分数为70-85%；CoCl₂溶液与PAN溶液的混合体积比介于0.2-0.6之间。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中纳米纤维前驱体制备具体方法为：将静电纺丝溶液置于针筒中，纺丝溶液的推进速度为1.0-5.0 ml/h，环境温度为20-40°C，喷嘴直径为1.5-2.0 mm，接收距离为10-20 cm，纺丝电压为15-20kV，使用接地的转筒接收纤维。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中的干燥是通过真空干燥，所述干燥温度为55-60℃。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中的PET膜厚度为0.15-0.25mm，将其剪裁为方形，具有一定的厚度和柔软性。

9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中的导电胶带为导电双面胶带，将其粘于PET膜两侧，且相隔一段距离。

10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：本方法为以权利要求1、2、3中任一聚丙烯腈-氯化钴纳米纤维为比色湿敏材料，组成纳米纤维比色湿度传感器。