[发明专利]一种基于壳聚糖和埃洛石纳米管的湿敏薄膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种基于壳聚糖和埃洛石纳米管的湿敏薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将乙酸和0.2g壳聚糖添加到50ml的去离子水中，并在60℃恒温下磁力搅拌6小时，形成壳聚糖溶液；

(2)将粉末状埃洛石纳米管加入乙醇中多次离心洗涤，最后溶于50ml去离子水中超声分散30min，得到分散均匀的白色悬浮液；

(3)将步骤(2)中所得溶液加入步骤(1)所得溶液中，并继续在60℃的恒温下搅拌6小时，接着将共混溶液超声分散30min，最终得到分散均匀的壳聚糖-埃洛石纳米管复合溶液；

(4)将步骤(3)所得溶液转移至喷涂装置中，采用喷涂法将敏感材料沉积在基材表面，并放置在60℃的真空烘干机里烘干10min，即得所述湿敏薄膜；

所述湿敏薄膜是基于壳聚糖和埃洛石纳米管的复合湿敏薄膜，所述湿敏薄膜具有多孔立体结构，埃洛石纳米管独特的双层管状结构支撑起壳聚糖薄膜，增大了湿免薄膜的比表面积，具有丰富的亲水性基团羟基和氨基，以及更多的水分子吸附位点。

2.根据权利要求1所述的基于壳聚糖和埃洛石纳米管的湿敏薄膜的制备方法，其特征是：所述湿敏薄膜中埃洛石纳米管的平均直径为60nm，壳聚糖修饰后的平均直径为80nm，埃洛石纳米管被壳聚糖包覆，所述湿敏薄膜的水接触角为24.23^°。

3.根据权利要求1所述的基于壳聚糖和埃洛石纳米管的湿敏薄膜的制备方法，其特征是：所述步骤(1)中乙酸的体积为1～2ml，待加入乙酸2min后，边搅拌边加入壳聚糖，

步骤(2)中粉末状埃洛石纳米管的加入量为0.05～0.2g，离心洗涤方法中洗涤次数为3～5次，转速为9000r/min，每次洗涤时间为5分钟，

所述步骤(4)的基材为石英晶体微天平的电极单面，喷涂法的喷涂距离固定为50mm，喷涂时间设定为2s。

4.基于壳聚糖和埃洛石纳米管的湿敏薄膜的应用，所述湿敏薄膜根据权利要求1-3任一项所述的方法制备，其特征在于：

所述湿敏薄膜应用于湿度传感器；

所述湿度传感器包括壳聚糖/埃洛石纳米管湿敏薄膜、石英晶体微天平元件、导线；

所述湿敏薄膜涂覆在石英晶体微天平元件的电极单面。

5.根据权利要求4所述的基于壳聚糖和埃洛石纳米管的湿敏薄膜的应用，其特征在于：

所述湿度传感器的湿度检测范围为0～97％RH。

6.根据权利要求4所述的基于壳聚糖和埃洛石纳米管的湿敏薄膜的应用，其特征在于：

所述湿敏薄膜的传感机理为：壳聚糖本身为亲水性聚合物，具有丰富的亲水性基团羟基和氨基，但过度聚集使得传感器在高湿情况下稳定性过差，不能满足呼吸监测应用；壳聚糖和埃洛石纳米管的结合对湿度吸附有利，一方面，埃洛石纳米管的加入使得复合材料的结构更加立体，埃洛石纳米管独特的双层管状结构支撑起壳聚糖薄膜，增大了复合薄膜的比表面积；另一方面，埃洛石纳米管中有丰富的亲水性官能团-羟基，这对吸附水分子更加有利，它的加入进一步增加了水分子吸附位点，具有更多吸附位点的壳聚糖-埃洛石纳米管对湿度有较好的响应。

7.基于壳聚糖和埃洛石纳米管的湿敏薄膜的应用，所述湿敏材料根据权利要求1-3任一项所述的方法制备，其特征在于：所述湿敏薄膜应用于呼吸检测系统，

所述系统包括呼吸湿度检测模块，石英晶体微天平传感器驱动模块，呼吸信号采集模块和呼吸模式识别模块；

所述呼吸湿度检测模块为一个嵌有基于壳聚糖-埃洛石纳米管复合薄膜的石英晶体微天平湿度传感器的呼吸检测口罩；

所述石英晶体微天平湿度传感器为权利要求4-6任一项所述的湿度传感器。