[发明专利]基于海藻酸钠/聚丙烯腈复合薄膜的QCM湿敏传感器及构建方法和应用

权利要求书

1.基于海藻酸钠/聚丙烯腈(SA/PAN)复合薄膜的QCM湿敏传感器，其特征是：通过静电纺丝技术直接在QCM传感器上构建一层PAN纤维网络作为支撑层，通过旋涂技术在PAN纤维网络上方旋涂一层亲水性SA膜，构建含有双层网络结构SA/PAN湿敏薄膜的QCM湿度传感器。

2.根据权利要求1所述的基于SA/PAN复合薄膜的QCM湿敏传感器，其特征在于：

所述QCM湿敏传感器表面的两种材料紧密结合，上层的SA均匀致密，为薄膜提供亲水的活性位点，而下层的电纺PAN纤维支撑上层SA薄膜，为水分子提供扩散通道；

或，所述SA/PAN复合薄膜的亲水角为39.42°。

3.根据权利要求1-2任一项所述的基于SA/PAN复合薄膜的QCM湿敏传感器的制备方法，其特征在于，制备步骤包括：

(1)PAN纳米纺丝纤维的制备

将聚丙烯腈溶解于二甲基甲酰胺中，在90℃水浴中加热并剧烈搅拌，得到聚丙烯腈纺丝溶液，通过静置脱泡获得静电纺丝前体溶液；

通过静电纺丝技术将静电纺丝前体溶液制备为PAN纳米纤维并附着于预处理后的QCM传感器表面；

(2)海藻酸钠溶液的制备

将海藻酸钠粉末溶解于去离子水中，磁力搅拌，获得透明的海藻酸钠溶液；

(3)涂覆至QCM传感器表面

将步骤(2)中的海藻酸钠溶液旋涂至步骤(1)中附着有PAN纳米纤维的QCM传感器表面，使海藻酸钠溶液扩散到PAN纤维结构表层，干燥后，获得SA/PAN薄膜的QCM湿敏传感器。

4.根据权利要求3所述的基于SA/PAN复合薄膜的QCM湿敏传感器的制备方法，其特征在于：

所述步骤(1)中静电纺丝技术的参数设置为：静电纺丝仪器的平面接收器和针尖之间的距离设置为15cm，两端施加16kV的电压，静电纺丝室内的温度为25℃，静电纺丝仪器内部的湿度为40％RH，推注器的速度为0.18mL/h，纺丝时间为1分钟。

5.根据权利要求3所述的基于SA/PAN复合薄膜的QCM湿敏传感器的制备方法，其特征在于：

所述步骤(1)中聚丙烯腈与二甲基甲酰胺的质量比为5:83；

或，所述步骤(2)中海藻酸钠溶液的浓度为4mg/mL；

或，所述步骤(3)中QCM传感器表面的PAN纳米纤维的质量与海藻酸钠溶液的体积比为1523:2(ng：μL)。

6.根据权利要求3所述的基于SA/PAN复合薄膜的QCM湿敏传感器的制备方法，其特征在于：

所述步骤(3)中旋涂后的传感器在60℃下干燥2小时。

7.根据权利要求3所述的基于SA/PAN复合薄膜的QCM湿敏传感器的制备方法，其特征在于：

所述步骤(1)中聚丙烯腈纺丝溶液的质量分数为6％。

或，所述QCM传感器的预处理为：将未涂覆材料的QCM用乙醇和去离子水反复清洗，然后用氮气干燥。

8.根据权利要求1-2任一项所述的基于SA/PAN复合薄膜的QCM湿敏传感器的应用，或，所述QCM湿敏传感器通过权利要求3-7任一项所述的方法制备，其特征在于：所述QCM湿敏传感器应用于湿度检测或摩尔斯电码发生器。