[发明专利]一种基于高分子聚合物的柔性湿度传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于高分子聚合物的柔性湿度传感器，其特征在于，包括柔性衬底和由导电纳米颗粒通过磁控溅射形成于所述柔性衬底上的柔性电极，所述柔性电极位于所述柔性衬底之间，所述柔性衬底是由掺杂有湿敏材料的高分子聚合物纺丝液通过静电纺丝形成的湿敏聚合物薄膜。

2.根据权利要求1所述基于高分子聚合物的柔性湿度传感器，其特征在于，所述导电纳米颗粒选自银纳米颗粒、铜纳米颗粒、铬纳米颗粒、镍纳米颗粒、铝纳米颗粒中的一种或两种以上组合。

3.根据权利要求1所述基于高分子聚合物的柔性湿度传感器，其特征在于，所述掺杂有湿敏材料的高分子聚合物纺丝液中，所述高分子聚合物纺丝液为疏水性高分子聚合物和亲水性高分子聚合物的混合纺丝液，所述湿敏材料选自氯化锂、溴化锂、氧化锌中一种或两种以上组合，占所述高分子聚合物纺丝液总量的1–3wt％。

4.根据权利要求3所述基于高分子聚合物的柔性湿度传感器，其特征在于，所述疏水性高分子聚合物选自聚酰亚胺、聚苯乙烯、热塑性聚氨酯弹性体、聚偏氟乙烯、聚二甲基硅氧烷中的一种或两种以上组合。

5.根据权利要求3所述基于高分子聚合物的柔性湿度传感器，其特征在于，所述亲水性高分子聚合物选自聚丙烯腈、聚丙烯酸、聚乳酸、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或两种以上组合。

6.权利要求1–5任一项所述基于高分子聚合物的柔性湿度传感器的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：

S1：将所述湿敏材料、亲水性高分子聚合物和疏水性高分子聚合物共同加入到溶剂中，磁力搅拌不低于8小时，得到掺杂有湿敏材料的高分子聚合物纺丝液后进行静电纺丝，得到纳米纤维膜，烘干至其溶剂充分挥发，得到湿敏聚合物薄膜作为柔性衬底；

S2：在步骤S1制备好的柔性衬底表面，将所述导电纳米颗粒通过磁控溅射得到叉指电极作为柔性电极；

S3：在步骤S2中所述柔性电极表面，按照步骤S1静电纺丝形成湿敏聚合物薄膜作为柔性衬底，得到夹层结构的柔性湿度传感器。

7.根据权利要求6所述基于高分子聚合物的柔性湿度传感器的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述溶剂选自四氢呋喃、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或甲苯中的一种或两种以上组合，所述亲水性高分子聚合物和疏水性高分子聚合物的质量比为1：9，两者混合物与所述溶剂的质量体积比为1–3：8–20(g/mL)。

8.根据权利要求6所述基于高分子聚合物的柔性湿度传感器的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述静电纺丝的工艺参数为：电压为18–25kV，纺丝液的推进速度为0.3–5mL/h，喷丝头到滚筒的接收距离为15–20cm，纺丝环境温度为20–40℃，周围环境相对湿度为40％–70％。

9.根据权利要求6所述基于高分子聚合物的柔性湿度传感器的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述柔性电极为叉指电极，所述磁控溅射的工艺参数为：腔内压强为0.3–0.5Pa,溅射时间为5–25min，溅射功率为50–250W。