[发明专利]一种基于水蒸发诱导自驱动雨滴PH传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于水蒸发诱导自驱动雨滴PH传感器，其特征在于，包括亲疏水自支撑多孔碳纳米膜、环氧树脂（3）、碳纳米管导电电极（4）和PH值显示表（5）；

所述亲疏水自支撑多孔碳纳米膜的两端均具有所述碳纳米管导电电极（4），两个导电电极之间连接所述PH值显示表（5）；

所述亲疏水自支撑多孔碳纳米膜具有亲水区（2）和疏水区（1），由自支撑多孔碳纳米膜经过PFDTS 稀溶液修饰而成，所述PFDTS 稀溶液包括体积分数为10%的1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷(PFDTS)异丙醇溶液和质量分数为1%的冰醋酸，使用所述PFDTS 稀溶液修饰所述自支撑多孔碳纳米膜的一侧，且修饰的区域占整个所述自支撑多孔碳纳米膜面积的1/5至1/3；

距离亲疏水交界处2mm-5mm外的亲水区（2）均涂覆有所述环氧树脂（3），且所述环氧树脂（3）覆盖所述疏水区（1）和亲水区（2）上的导电电极。

2.根据权利要求1所述的一种基于水蒸发诱导自驱动雨滴PH传感器，其特征在于，所述自支撑多孔碳纳米膜包括碳黑和玻璃微纤维（6）。

3.根据权利要求1所述的一种基于水蒸发诱导自驱动雨滴PH传感器，其特征在于，所述碳纳米管导电电极（4）采用碳纳米管墨水制备。

4.根据权利要求1所述的一种基于水蒸发诱导自驱动雨滴PH传感器，其特征在于，所述PH值显示表（5）由电压表或LED阵列改装制得。

5.一种基于水蒸发诱导自驱动雨滴PH传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：配制体积分数为 10 %的 1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷(PFDTS)异丙醇溶液，使用前再加入质量分数为1%的冰醋酸，获得PFDTS 稀溶液，使用所述PFDTS 稀溶液在自支撑多孔碳纳米膜的一侧进行多次滴涂，滴涂的区域占整个自支撑多孔碳纳米膜面积的1/5至1/3，得到亲疏水自支撑多孔碳纳米膜，所述亲疏水自支撑多孔碳纳米膜具有亲水区（2）和疏水区（1）；

S2：将碳纳米管墨水印刷在所述亲疏水自支撑多孔碳纳米膜的两端，形成碳纳米管导电电极（4）；

S3：使用导线将碳纳米管导电电极（4）和PH值显示表（5）连接；

S4：在距离亲疏水交界处2mm-5mm外的亲水区（2）涂覆环氧树脂（3），且所述环氧树脂（3）覆盖所述疏水区（1）和亲水区（2）上的导电电极。

6.根据权利要求5所述的一种基于水蒸发诱导自驱动雨滴PH传感器的制备方法，其特征在于，所述自支撑多孔碳纳米膜的制备方法，包括以下步骤：

S01：将甲苯碳黑、乙基纤维素和松节油透醇加入乙醇中超声混匀后，得到碳黑分散液，其中，甲苯碳黑、乙基纤维素、松节油透醇和乙醇的质量比为1:1:3:40，甲苯碳黑的含量为1g-5g；

S02：将剪碎的玻璃微纤维滤膜放入乙醇，搅拌分散后得到10mg/ml-20mg/ml的玻璃微纤维乙醇分散液；

S03：将同体积的所述碳黑分散液和所述玻璃微纤维乙醇分散液混合，经过12小时磁力搅拌后，在30℃-120℃油浴中进行浓缩形成浆料；

S04：将所述浆料均匀地印刷在衬底上，待浆料干燥定型后进行退火处理，而后冷却至室温后取出，将所述衬底剥离，得到所述自支撑多孔碳纳米膜。

7.根据权利要求5所述的一种基于水蒸发诱导自驱动雨滴PH传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤S1之前，还包括步骤S05：将所述自支撑多孔碳纳米膜放于等离子清洗机中进行等离子体处理。