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基于氯化钴改性的纤维素纸比色湿度传感器

2021-05-31阚燕孙倩李晓强高德康

化工进展 2021年5期

阚燕,孙倩,李晓强,,高德康

(1江南大学纺织科学与工程学院,江苏无锡214122;2波司登股份有限公司,江苏常熟215532)

湿度传感器的重要性越来越体现在医学、工业、农业和人们的日常生活中,包括呼吸机监测[1-2]、皮肤湿度检测[3]、婴儿尿布监测[4]、文物非接触测试[5]、运动频率追踪[6-7]等。为了实现这些应用,理想的湿度传感器需要满足广泛湿度范围内的监测条件,同时要求灵活性、快速性、高敏性、稳定性等特点。目前,实现湿度传感器的方式有电阻式传感器[8]、电容式湿度传感器[9-10]、石英晶体微天平(QCM)和阻抗类型等。其中,电阻式传感器通过在不同湿度下材料的电阻变化来实现传感性能,具有结构简单、操作方便、材料多样等优势。

湿度传感器的形成往往需要通过微纳米结构材料的特殊尺寸和结构特点,在高湿度环境中促进电子的移动,从而形成一定的电位差,实现湿度传感的目的。纤维素是目前世界上最丰富的可再生聚合物,在日常生活中广泛存在。而由纤维素构成的纤维素纸不仅可以实现传感器的需求,还具有成本低、柔性好、制作工艺成熟、生物可降解等特点[12-13]。其特殊的多孔结构是作为湿度传感器良好的基质材料。

为了获得具有变色和湿敏的特性,采用氯化钴(CoCl2)对滤纸(FP)进行改性,通过将疏松多孔的滤纸浸泡在氯化钴溶液中后再干燥,以一种简单、有效、低成本的方法制备了CoCl2/FP复合膜。构建的CoCl2/FP比色湿度传感器,具有柔韧性好、稳定性好、对湿度的响应/恢复时间快等特点,在环境监测、智能可穿戴设备实际应用中具有很大的优势和潜力。……

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