[发明专利]一种微型电阻式湿度传感器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种微型电阻式湿度传感器及其制备方法。该传感器包括由PA66纳米纤维束、碳纳米管和聚乙烯醇组成的复合纤维束以及与纤维束两端固定连接的导电线路，复合纤维束的直径为30～120μm、长度为0.3～3cm。本发明采用静电纺丝工艺制备得到PA66纳米纤维束，然后将其在碳纳米管的分散液中经超声处理制备出PA66/CNTs复合纤维束，最后将该复合纤维束两端与导电线路连接并在聚乙烯醇的水溶液中浸润，浸润完成后通过冷冻解冻或加热干燥即得到所述的微型电阻式湿度传感器。该传感器克服了现有湿度传感器普遍存在的问题，具有成本低、功耗低、响应速度快等优点，采用柔性基地且结构小型化，可广泛应用于各个领域中。

技术领域

本发明属于湿度敏感材料技术领域，具体涉及一种微型电阻式湿度传感器及其制备方法。

技术背景

湿度传感器在日常生活、工业、农业、国防、军事等领域应用极为广泛，其性能可靠，已经成为当前各应用系统关注的热点。随着现代化建设和国民经济的深入发展，社会对湿度传感器的要求也越来越高，如果湿度不能合乎要求，生产出来的材料和产品的性能品质会大大降低，成品率大大下降。

湿度传感器可对环境湿度进行测量，被广泛应用于工业、农业生产、气象、科研、环境监测、国防工业等部门，在现代化发展中具有重要的作用。国内原有的以氯化锂电解质为湿敏材料的湿度传感器由于感湿范围窄、需多片连用，导致使用过程中占用体积大、易潮解，因此在各个领域中无法得到广泛的应用。常用的半导体湿度传感器在使用过程中虽然具有一定的优点、应用较为广泛，但是其制造工艺复杂、一致性差，且需要定期加热清洗，耗费人力物力，增加了使用成本。目前使用的大多数湿度传感器存在功耗大、响应时间长、测量精度低、稳定性差等缺点，而且常规的湿度传感器通常是刚性的、体积较大，这些特点大大限制了湿度传感器在多种领域内的广泛应用。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种微型电阻式湿度传感器及其制备方法。该湿度传感器克服了现有湿度传感器普遍存在的问题，具有成本低、功耗低、响应速度快等优点，另外采用了柔性基底且结构小型化，可广泛应用于各个领域中；该湿度传感器制备方法操作简单、成本低、效率高。

湿度传感器在使用过程中，湿敏材料受环境中水蒸气的影响，其电学、光学、重量等性能会发生变化，从而将湿度变化转变为电信号、折射率、质量等信号，大多数湿度传感器就是依此原理制成。本发明采用尼龙66(PA66)与碳纳米管(CNTs)复合得到PA66/CNTs复合纤维束，PA66/CNTs复合纤维束与导电线路连接固定之后，通过在聚乙烯醇(PVA)的水溶液中浸润处理，然后再经过冷冻解冻或者加热干燥处理，即可得到本发明所述的微型电阻式湿度传感器。

本发明是通过以下技术方案实现的

一种微型电阻式湿度传感器，该传感器包括有复合纤维束和导电线路，所述的复合纤维束两端与导电线路固定连接；所述的复合纤维束包括有PA66纳米纤维束，碳纳米管(CNTs)和聚乙烯醇，所述的PA66纳米纤维束与碳纳米管(CNTs)形成复合纤维束、并在复合纤维束的表面及内部包裹有聚乙烯醇。

所述的微型电阻式湿度传感器，所述的PA66纳米纤维束的直径为50～200μm、长度为0.3～3cm；所述的复合纤维束的直径为30～120μm、长度为0.3～3cm(优选为0.3cm)。

所述的微型电阻式湿度传感器的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将PA66颗粒加入到甲酸溶液中，加热搅拌得到纺丝溶液，然后通过静电纺丝工艺制备得到尼龙66纳米纤维束；

(2)取碳纳米管，将其加入到N,N-二甲基甲酰胺中，经过超声处理得到碳纳米管分散液；然后将步骤(1)制备的PA66纳米纤维束浸润到上述的碳纳米管分散液中，经过超声处理得到PA66/CNTs复合纤维束；