[发明专利]一种自供能湿度传感器、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种自供能湿度传感器，包括亲水纤维膜，所述亲水纤维膜的背面粘贴透明隔绝层，所述亲水纤维膜的正面粘贴两条平行的导电胶带，由所述导电胶带作为电极引出，所述亲水纤维膜进行浸泡氯化钴溶液并烘干处理。本发明还公开了这种自供能湿度传感器的制备方法及应用。本发明方法操作简单，成本低，制得的自供能湿度传感器可适用于宽湿度范围环境，且具备高湿敏性。

技术领域

本发明涉及一种湿度传感器、制备方法及应用，特别是涉及一种自供能湿度传感器、制备方法及应用。

背景技术

近年来，包括智能移动设备和微机电系统（MEMS）在内的可穿戴和柔性电子技术得到了蓬勃发展，在下一代电子产品中具有广阔的应用前景。然而，它们中的大多数是由需要定期充电和最终更换的电池供电，这将导致环境问题和复杂的管理问题。为了应对这个问题，一系列基于摩擦电、压电、和热电效应的先进能源发电技术正在开发中，以直接从环境中获取清洁能源。而水蒸气或湿气，一种广泛存在于地球和生物有机体中的巨大资源，已被作为一种新的可收获能源被开发用来发电。

高范围的湿度控制在环境保护、工艺流程、科学研究与开发、天然气加工、医疗保健、医药工业、半导体等领域变得越来越重要。而利用灵敏度高、范围广、导电性能好、成本低的湿度传感器，进行生活化的应用，简便地帮助人们获取更多的信息，对监测睡眠呼吸暂停、运动频率追踪等应用具有重要意义。目前，基于与空气中的水分子相互作用后一些相关物理参数（如电阻、电容、频率、电压等）的变化，人们广泛研究了各种器件类型的湿度传感器，包括电阻、电容、石英晶体微天平（QCM）和电压类型等。

在此背景下，先前的研究报告了多孔碳中蒸发诱导水流相关的恒定电压的出现，但输出电压较低，导致这种效应的物理/化学机制仍不确定。水分的扩散也被证明可以从氧化石墨烯中发电，但需要在恒定电场下进行预极化。另外，很多湿度传感器的制备过程通常涉及复杂的微纳结构材料的合成路线、先进的器件组装工艺，因此制备成本居高不下。

发明内容

针对上述现有技术缺陷，本发明的任务在于提供一种自供能湿度传感器，及提供一种自供能湿度传感器的制备方法，以简单的制备操作步骤获得低成本湿度传感器。

本发明技术方案是这样的：一种自供能湿度传感器，包括亲水纤维膜，所述亲水纤维膜的背面粘贴透明隔绝层，所述亲水纤维膜的正面粘贴两条平行的导电胶带，由所述导电胶带作为电极引出，所述亲水纤维膜进行浸泡氯化钴溶液并烘干处理。

优选地，所述导电胶带的间距为0.2～2mm。

优选地，所述透明隔绝层为PET层。

一种自供能湿度传感器的制备方法，包括以下步骤：

（1）配制氯化钴水溶液：在室温下称量一定比例的六水和氯化钴晶体，使用去离子水混合，搅拌使其溶解均匀；

（2）亲水性纤维膜的改性：将亲水性纤维膜在配置好的氯化钴水溶液中充分浸泡后，使氯化钴溶液附着于纤维膜的孔隙中；然后，将湿润的纤维膜平铺于烘箱中鼓风干燥，进行水分蒸发诱导纤维素链的致密堆积，氯化钴晶体密集集合于纤维膜的孔隙中，得到蓝色的氯化钴改性纤维膜；

（3）制成自供能湿度传感器：将改性后的亲水性纤维膜裁成矩形，一面粘贴两条平行的聚酯导电胶带，形成两个电极；另一面使用透明PET封住底面，隔绝空气和其他。最后，得到自供能湿度传感器。

优选地，所述氯化钴水溶液的质量分数为2～20%。

优选地，所述亲水性纤维膜在所述氯化钴水溶液中浸泡是在室温条件下浸泡6小时以上。

优选地，所述鼓风干燥温度为50～80℃。

优选地，所述导电胶带的间距为0.2～2mm。

上述自供能湿度传感器应用于防伪、功能性的纤维、服装、湿度传感器和可穿戴功能领域。