[发明专利]一种高灵敏度非接触式湿度传感器和CNT-SNC分散液的制备方法

说明书

本发明公开了一种高灵敏度非接触式湿度传感器和CNT‑SNC分散液的制备方法，涉及传感器的技术领域。高灵敏非接触式湿度传感器包括基底、CNT‑SNC湿敏层和导线，CNT‑SNC湿敏层通过CTN‑SNC分散液设置在基底上，导线接触设置于CTN‑SNC湿敏层的两端以闭环连接电阻测试装置和/或电源。本发明使用CNT‑SNC湿敏层构建湿度传感器，具有大比表面积、大量羟基和硫酸根亲水基团的SNC极易捕获水分子，改变了CNT‑SNC湿敏层中的CNT导电网络，并体现为相对电阻的增加，结合人体皮肤湿度场释放的水分子，实现高灵敏度湿度传感器非接触式传感应用，具有出色的响应距离和响应信号强度。

技术领域

本发明涉及传感器的技术领域，尤其涉及一种高灵敏度非接触式湿度传感器和CNT-SNC分散液的制备方法。

背景技术

人类的生存和社会活动与湿度密切相关，湿度测量在环境监测、人体生理活动、精密仪器维护和食品安全等领域发挥着重要作用。作为一种湿度检测设备，湿度传感器因其在可穿戴设备、电子皮肤、非接触式控制系统、智能健康监测等领域的广泛应用而受到广泛关注。其中，与接触式传感器如应变传感器、温度传感器、压力传感器等相比，湿度传感器可以通过非接触的方式感知周围环境的湿度变化。结合人体湿度相关行为(呼吸、皮肤湿度场)，湿度传感器可以实现人机交互中的非接触式传感应用，进而有效避免机械接触磨损和病菌交叉感染风险。

在众多湿度传感器类型中，电阻型湿度传感器是一种将湿度变化转化成电阻变化的转换器，性能稳定、构造简单、使用寿命长。近年来，许多电阻型湿度传感器被开发利用，但是普遍存在响应速度慢、灵敏度和检测范围有待进一步提高等问题。特别地，随着智能技术、物联网和人机交互的快速发展，对湿度传感器的兼容性、集成性和稳定性提出了更高的要求。因此，设计开发具有高灵敏度、集成度、兼容性和稳定性的湿度传感器对于非接触式人机交互应用具有重要意义。

发明内容

本发明提供了一种高灵敏度非接触式湿度传感器及其制备方法和应用，以开发具有高灵敏度、集成度、兼容性和稳定性的湿度传感器。

为了解决上述技术问题，本发明目的之一提供了一种CNT-SNC分散液的制备方法，包括以下步骤：将硫酸化纤维素加入水中剪切分散获得硫酸化纳米纤维素水分散液，随后加入碳纳米管粉末，经超声分散获得CNT-SNC分散液。

作为优选方案，所述硫酸化纳米纤维素水分散液中硫酸化纳米纤维素的质量分数为0.25wt％-1wt％。

作为优选方案，所述硫酸化纳米纤维素与碳纳米管的质量比为1：(0.5-2)。

作为优选方案，所述硫酸化纤维素的制备方法为：将纤维素原料加入溶解有氨基磺酸的DMF溶液中，在70-90℃温度下反应2h-4h后，使反应物从反应液中分离得到硫酸化纤维素。

作为优选方案，所述纤维素原料为松木浆、蔗渣浆、棉短绒、细菌纤维素、微晶纤维素中的一种或多种。

作为优选方案，所述剪切时间为20min-40min。

作为优选方案，所述超声功率为300W-800W，所述超声时间为20min-40min。

为了解决上述技术问题，本发明目的之二提供了一种高灵敏非接触式湿度传感器，包括基底、CNT-SNC湿敏层和导线，所述CNT-SNC湿敏层通过CTN-SNC分散液设置在基底上，所述导线接触设置于CTN-SNC湿敏层的两端以闭环连接电阻测试装置和/或电源。

作为优选方案，所述基底包括玻璃、纸张、PET膜或物织。

作为优选方案，所述电阻测试装置为电化学工作站或数字万用表。

作为优选方案，所述导线为铜线、银线或铝线，直径为0.2mm-2mm。