[发明专利]一种基于复合纺丝薄膜的自供电湿度传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于Nb₂CT_x/海藻酸钠复合纺丝薄膜的自供电湿度传感器，其特征在于：包括传感器和设置在传感器上的复合纺丝薄膜，所述复合纺丝薄膜的材料由海藻酸钠复合Nb₂CT_x制得；

所述传感器的器件结构为上下电极结构，电极之间为复合纺丝薄膜。

2.根据权利要求1所述的一种基于Nb₂CT_x/海藻酸钠复合纺丝薄膜的自供电湿度传感器，其特征在于：电极衬底材料包括并不限于柔性的聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氨酯、布基、纸基、柔性纤维中的任意一种；电极材料包括并不限于金、铂、镍铬合金、导电碳材料、氧化铟锡中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的一种基于Nb₂CT_x/海藻酸钠复合纺丝薄膜的自供电湿度传感器，其特征在于：上电极为多孔状、圆点状或长条状电极，自上而下进行梯度扩散。

4.一种基于Nb₂CT_x/海藻酸钠复合纺丝薄膜的自供电湿度传感器的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤1，清洗柔性衬底，干燥后沉积电极层；

步骤2：采用氢氟酸与四丙基氢氧化铵两步法制备Nb₂CT_x纳米片湿敏材料；

步骤3：配置Nb₂CT_x/海藻酸钠复合纺丝分散液；

步骤4：采用静电纺丝工艺在下电极上沉积Nb₂CT_x/海藻酸钠复合纺丝薄膜；

步骤5：进行Nb₂CT_x/海藻酸钠复合纺丝薄膜防水溶化处理；

步骤6：干燥步骤5所得的复合膜后制备上电极，即得到自供电湿度传感器。

5.根据权利要求4所述的一种基于Nb₂CT_x/海藻酸钠复合纺丝薄膜的自供电湿度传感器的制备方法，其特征在于：所述步骤2中Nb₂CT_x纳米片湿敏材料的制备方法如下：

步骤21、称取1 g Nb₂AlC粉末缓慢添加到含有10 mL的HF溶液的反应容器中，在50℃下超声处理并搅拌72小时，所得到的产物经离心收集、去离子水多次洗涤至pH值约6；HF溶液的质量分数为40%-50%；

步骤22、将步骤21所得到的溶液通过离心得到沉淀，将沉淀分散于10 mL 25 wt%TPAOH水溶液中，室温下搅拌48 小时；

步骤23、将步骤22所得到的溶液通过最后离心收集Nb₂CT_x纳米片，用去离子水洗涤至pH值约6~7，干燥后备用。

6.根据权利要求4所述的一种基于Nb₂CT_x/海藻酸钠复合纺丝薄膜的自供电湿度传感器的制备方法，其特征在于：所述步骤3中，Nb₂CT_x/海藻酸钠复合纺丝分散液制备方法如下：称取0.18 g海藻酸钠粉末，0.5 g 二甲基亚砜, 0.1 g 曲拉通，0.02 g 聚氧化乙烯粉末，9.2g去离子水，1-200 mg Nb₂CT_x粉末，搅拌均匀后备用。

7.根据权利要求4所述的一种基于Nb₂CT_x/海藻酸钠复合纺丝薄膜的自供电湿度传感器的制备方法，其特征在于：所述步骤4中，Nb₂CT_x/海藻酸钠复合纺丝薄膜制备方法如下：纺丝高度15-20 cm，纺丝流速：10-20 µL/min,纺丝电压13-20 KV；在下电极上纺丝10-30 min后干燥备用。

8.根据权利要求4所述的一种基于Nb₂CT_x/海藻酸钠复合纺丝薄膜的自供电湿度传感器的制备方法，其特征在于：所述步骤5中，将步骤4中所得的纺丝膜浸于1-2 wt% 氯化钙、醋酸铜或氯化铁乙醇溶液中交联。