[发明专利]一种抗电磁辐射的纳米纤维素/银纳米线柔性传感器的制备

权利要求书

1.表面氧化纤维素纳米纤维/银纳米线水凝胶膜，其特征在于：具有多层结构，为TOCN(表面氧化纤维素纳米纤维)/抗电磁辐射层AgNWs/TOCN/传感层AgNWs多层复合膜，所述传感层AgNWs的表面具有微凸结构。

2.根据权利要求1所述的水凝胶膜，其特征在于：表面氧化纤维素纳米纤维长度在20nm～2μm，直径在1nm～50nm之间；银纳米线长度在20～200μm范围内，直径在50～200nm。

3.根据权利要求1所述的水凝胶膜，其特征在于：水凝胶膜中导电层AgNWs的用量为40mg/m²-100mg/m²，优选为59mg/m²-100mg/m²，电磁屏蔽层AgNWs的用量为密度30mg/m²～200mg/m²，优选为78mg/m²～200mg/m²。

4.表面氧化纤维素纳米纤维/银纳米线传感器，其特征在于：包括传感主元件、传感主元件上设置的电极和电极上相连的导线，所述的传感主元件由两片权利要求1所述的表面氧化纤维素纳米纤维/银纳米线水凝胶膜，将其具有微凸结构的一面相互贴合在一起组成，所述的传感主元件中的传感层AgNWs上分别设置一个电极。

5.根据权利要求4所述的传感器，其特征在于：所述的电极为铜箔，所述的导线为铜导线，所述的电极设在传感主元件中的传感层AgNWs的边部非贴合处位置。

6.权利要求1所述的表面氧化纤维素纳米纤维/银纳米线水凝胶膜的制备方法，其特征在于：步骤如下：

1)制备TEMPO氧化纤维素纳米纤维：将本身不带有可交联官能团，提供天然纤维素来源的的生物质高分子、TEMPO、NaBr和NaClO加入去离子水中并搅拌均匀，而后在滴定条件下滴加NaOH以调节pH到7～14之间，充分反应后再加入NaBH₄还原，反应完成后抽滤洗涤至中性并置于冰箱保湿，最后将氧化好的纤维素浆加入去离子水中分散，机械处理后得到一定含量的纳米纤维素分散液。

2)制备银纳米线：将PVP加入到乙二醇中，使用恒温磁力搅拌器加速PVP的溶解，待PVP充分溶解后加入AgNO₃至反应器中，搅拌至完全溶解。然后加入预先使用乙二醇配制的FeCl₃溶液，搅拌3～5分钟使其混合均匀，将上述制得的反应液倒入水热反应釜后置于真空烘箱中，反应温度100～150℃，反应时间2～10小时，后处理得到银纳米线分散液浓度，以备下一步使用；

3)氧化纤维素纳米纤维/银纳米线传感器的制备

将含有表面具有微凸结构的模板的塑料培养皿固定在匀胶机上，然后通过旋涂的方式将AgNWs在砂纸上铺展，待AgNWs旋涂完成后将一定量的TOCN分散液倒入培养皿中，加入交联剂CaCl₂使TOCN成胶，成胶完成后在20～40℃的环境下干燥形成TOCN/AgNWs水凝胶膜，而且在TOCN成胶的过程中会将底层的AgNWs嵌入到水凝胶的表面，作传感层，然后在水凝胶膜的表面再次旋涂AgNWs，作电磁屏蔽层，随后倒入TOCN分散液，加入交联剂使其成胶，最后在20～40℃的环境下干燥成水凝胶膜后从模板上剥落，形成表面氧化纤维素纳米纤维/银纳米线水凝胶膜即TOCN/AgNWs/TOCN/AgNWs多层复合膜。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤1)所述提供天然纤维素来源的生物质高分子为棉花纤维素、木浆、苎麻纤维、甘蔗渣、细菌纤维素或海鞘纤维素中的一种或多种；

步骤1)中TEMPO、提供天然纤维素来源的生物质高分子、NaBr、NaClO、NaBH₄的质量比为1:5～100:5～100:5～100:5～100；

步骤1)中氧化纳米纤维素纳米纤维的分散方式包括机械搅拌、高压均质处理、超声细胞破碎仪、球磨处理、高速水冲击处理等中的一种或多种。