[发明专利]一种新型有序介孔有机-无机复合湿敏材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种新型有序介孔有机‑无机复合湿敏材料及其制备方法和应用，以SBA‑15‑SH作为骨架材料，由于SBA‑15‑SH的表面具有巯基基团，能作为后续反应的活性位点，再通过乙烯基与巯基间的速配接合组合式化学反应在SBA‑15‑SH表面修饰了甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)材料。通过高活性、高选择性的速配接合组合式化学反应，将亲水基团修饰在介孔材料的孔道内部，在一定程度上保证了亲水物质的均匀分散，而骨架材料与亲水物质间化学键的存在则大大提高了复合材料的结构稳定性。该新型有序介孔有机‑无机复合湿敏材料可以用于湿度传感器，从而提高了湿度传感器的稳定性。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，具体涉及一种新型有序介孔有机-无机复合材料湿敏材料及其制备方法和应用。

背景技术

自然界中，有水的地方其周围空气中就会存在水汽，水汽的多少用湿度来衡量。水汽在物质表面的附着量以及多孔或微粒性物质对水汽的吸收情况都与湿度有着密切关系。湿度大小直接影响到人类健康与舒适程度、动植物生长、工业产品质量控制、科研条件改善、国防建设等。不同行业，不同的生活生产环境对湿度的要求各不一样。

传感器可以用来将物理、化学、生物等自然科学和机械、化工、土木等工程技术中的非电信号转换成可以检测的电信号。传感器作为获取外界信息的基础，其性能的优劣是决定系统整体性能的关键。传感器技术是现代信息技术产业的基础，各式各样的传感器进入到人们的视野当中，其中湿度传感器是应用十分广泛的传感器，湿度传感器应用于工农业、气象、军事航天、生物医药、建筑业、以及各种电子产品当中，与现代先进的科学技术以及人民生活有着十分紧密的联系。

随着湿度传感器敏感特性的不断提高，一些高性能的器件已经能够做到快速、精准的测定环境湿度，可以基本满足人们对湿度测量的需求。然而随着物联网技术的发展，传感器被大量使用，且新一代电子设备纷纷向便携化、可穿戴化发展。传统有机-无机复活湿敏材料是将具有亲水性质的物质通过物理手段负载于介孔材料的孔道内，这类复合材料在结构上存在缺陷，首先，亲水物质的负载通过物理混合完成，且介孔材料不溶于有机溶剂，因此难以保证分散的均匀性，其次，在传统复合体系中，亲水物质与骨架材料间并不存在足够的束缚力保障结构的稳定性，一旦材料内部出现结露现象，则可能造成器件永久失效。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种一种新型有序介孔有机-无机复合材料湿敏材料及其制备方法和应用，用于湿度传感器，利用有序介孔材料凭借其较大的孔径和比表面积及均一稳定的结构充当一个稳定的骨架，亲水有机高分子物质分散在其孔道内，防止亲水物质聚集，提高了其与空气中水分子的有效接触面积，同时避免了凝聚水的产生，使得复合材料具有较宽的量程、较高的灵敏度和较小的湿滞，从而提高湿度传感器的灵敏度和稳定性。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种新型有序介孔有机-无机复合湿敏材料的制备方法，包括以下步骤：

1)取SBA-15-SH、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和安息香二甲醚加入到四氢呋喃中；其中，SBA-15-SH、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和安息香二甲醚的重量比为15-35：11-55：1-2。特别地，由于步骤2)中需要将混合物放置在紫外灯下，选用安息香二甲醚作为光敏剂，在紫外光照射下能产生活性极高的甲基自由基，适用于SBA-15-SH和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的交联和聚合。

2)将步骤2)所得混合物放置于紫外灯下，磁力搅拌反应，将所得产物离心，洗涤和烘干沉淀物后得新型有序介孔有机-无机复合湿敏材料。