【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物质纳米材料，具体涉及一种licl/纤维素纳米纤维膜、离子导电湿度传感器。
技术介绍
1、湿度的检测和管理在人类生活和电子产品的操作中起着至关重要的作用。湿度传感器的应用范围从大气和土壤处理到工业制造、农业生产和生理健康管理。此外，由于主要和非主要出汗，水分不断从人体蒸发。作为一种生物标志物，无处不在的人体湿度为新兴的可穿戴式数字医疗构建了一个非接触式人体区域传感器网络。一种高性能的非接触式、可穿戴式湿度传感器的研究引起了人们的广泛关注。纤维素分子链上含有丰富的亲水基团，具有良好的吸水性和溶胀性，因此被认为是绿色湿度传感器的理想候选材料。由于纤维素在材料设计上的灵活性和多功能性，纤维素基传感器可以通过电阻、电容、比色、重力、微波等多种途径实现传感，其中电阻传感器结构简单、读数方便、精度高，被认为是最具发展潜力的传感器。然而，由于纤维素不导电，许多导电材料，包括cnts、ppy、pani、ag、rgo、nacl、koh等，被用于赋予与纤维素的化合物以改善纤维素的导电性，其导电机理分为电子导电性和离子导电性。
2、传统的基于纤维素的湿度传感通常设计为二维材料，例如基于纸张的湿度传感器和基于纤维素纳米纤维膜的湿度传感器。对于湿度传感器而言，响应范围宽、响应时间快、灵敏度高是其关键特性。研究表明，纤维素的尺寸和结构，以及其亲水基团含量，极大地影响纤维素湿度传感器的传感性能。为了提高纤维素传感器的传感性能，可以采用两种策略：一是对纤维素进行纳米化以暴露更多的羟基，然后设计纳米纤维的结构。最近的研究表明，纤维素纳
3、静电纺丝技术是近年来发展最快的制备纳米纤维的方法之一。它具有设备简单、原料范围广、纤维结构易于控制等优点。制备的纳米纤维直径小，比表面积大，制备的纤维膜具有可调节的孔径和良好的孔连通性。licl是一种稳定的离子化合物。随着空气相对湿度的增加，licl对水的吸附量和licl中导电离子的数量也随之增加，导致其电阻降低。当licl的蒸气压高于空气中水蒸气的分压时，licl释放水分，导致其阻力增加。因此，licl被认为是离子导电湿度传感器的最佳电解材料。
4、静电纺丝纳米纤维具有高比表面积、长径比大、质量轻和易改性等优点，且静电纺纳米纤维的直径低于1μm，可以极大的暴露出纤维素纳米纤维素上含有的羟基基团。但是纤维素基材料由于其结构特点不具有导电性，因此将纤维素及其衍生物与包括碳材料和聚合物在内的其他组件相结合，可用于设计满足各种应用要求的高性能湿度传感器，成为了研究热点。
5、本专利技术基于纤维素材料采用静电纺丝法制备了具有大孔结构的超薄licl/纤维素纳米纤维膜。采用dmac/licl溶剂体系溶解纤维素，静电纺丝过程中dmac挥发到空气中，licl保留在纤维素纳米纤维中。纤维素中保留的licl具有较强的亲水性，提高了纤维素纳米纤维的湿敏检测范围(特别是在低湿度条件下)，使纤维素湿度传感器具有优异的灵敏度(高达4191％)和较宽的检测范围(5％～98％rh)。纤维素纤维的纳米尺寸、纤维素膜的极低厚度和大孔径加速了空气和膜之间的水分交换，从而使纤维素湿度传感器具有快速响应/恢复时间(99/110s)和低滞后，长期使用、高温/低温条件下和数千次弯曲循环后，传感器的性能没有下降。湿度传感器在非接触式湿度检测、呼吸检测和睡眠呼吸暂停检测等领域也有广泛的应用。此外，基于实验结果分析结构优化对传感器湿敏性能的增强机理，最后探究所制备传感器在实际湿度测量领域中的应用潜力，为构建新型纤维素基湿度传感器提供新的思路和借鉴。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种licl/纤维素纳米纤维膜及其制备方法、离子导电湿度传感器。本专利技术提供的licl/纤维素纳米纤维膜具有优异的吸湿能力和较好的可降解性能，以其制备的湿度传感器具有高的灵敏度，同时具有宽的检测范围、长期使用、高温/低温条件下和数千次弯曲循环后，传感器的性能没有下降。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、(1)将阔叶木浆板通过疏解、干燥处理，得到纤维素浆粕；
4、(2)将纤维素浆粕与不同比例的dmac和licl混合，得到不同浓度的纤维素纺丝液；
5、(3)将所述不同浓度的纤维素溶液经静电纺丝成形后再进行干燥处理得到所述不同licl含量的licl/纤维素纳米纤维膜。
6、优选的，步骤(1)所述阔叶木浆包括化学浆和/或溶解浆。所述阔叶木浆的α-纤维素的含量为90～99％，疏解的时间为5～60min，干燥温度为50～100℃，干燥时间为8～15h。
7、更优选的，所述阔叶木浆为溶解浆。所述阔叶木浆的α-纤维素的含量为95～98％，疏解的时间为15～30min，干燥温度为80～100℃，干燥时间为10～15h。
8、优选的，步骤(2)所述dmac的质量占dmac和licl总质量的80～95％，所述不同浓度的纤维素纺丝液为1～10wt％；
9、更优选的，步骤(2)所述dmac的质量占dmac和licl总质量的90～95％，所述不同浓度的纤维素纺丝液为1～5wt％；
10、优选的，步骤(3)所述不同licl含量的licl/纤维素纳米纤维膜的制备过程中，所述静电纺丝的条件包括：施加的电压为20～30kv，纤维素纺丝液注射速度为0.2～5ml/h，接收距离为8～25cm，收集装置为镂空型接收器，纺丝时间为2～10h，成形后干燥温度为100～200℃，干燥时间为0.5～3h，所述制备方法得到的licl/纤维素纳米纤维的直径为20-800nm，厚度为18～300μm，所述licl/纤维素纳米纤维交织形成多孔结构且平均孔径为2～10μm。
11、更优选的，步骤(3)所述不同licl含量的licl/纤维素纳米纤维膜的制备过程中，所述静电纺丝的条件包括：施加的电压为23～28kv，纤维素纺丝液注本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种LiCl/纤维素纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，包括：将阔叶木浆板通过疏解、干燥处理，得到纤维素浆粕；
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纤维素浆粕的制备过程中，所述阔叶木浆包括化学浆和/或溶解浆；所述阔叶木浆的α-纤维素的含量为90～99％，疏解的时间为5～60min，干燥温度为50～100℃，干燥时间为8～15h。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述不同浓度的纤维素纺丝液的制备过程中，所述DMAc的质量占DMAc和LiCl总质量的80～95％；所述纤维素纺丝液中纤维素的浓度为1～10wt％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述不同LiCl含量的LiCl/纤维素纳米纤维膜的制备过程中，所述静电纺丝的条件包括：施加的电压为20～30KV，纤维素纺丝液注射速度为0.2～5mL/h，接收距离为8～25cm，收集装置为镂空型接收器，纺丝时间为2～10h，成形后干燥温度为100～200℃，干燥时间为0.5～3h，所述制备方法得到的LiCl/纤维素纳米纤维的直径为20-800nm，厚度为18～30
5.一种LiCl/纤维素纳米纤维复合膜，其特征在于，包括纤维素纳米纤维膜以及负载在所述纤维素纳米纤维膜表面的LiCl；所述纤维素纳米纤维膜为权利要求1～4任意一项所述制备方法制备得到的纤维素纳米纤维膜。
6.一种离子导电湿度传感器，其特征在于，包括LiCl和纤维素纳米纤维共同作为湿敏层，用铜片作为接触电极，将其与源表连接来将湿信号转换为电信号。
...【技术特征摘要】
1.一种licl/纤维素纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，包括：将阔叶木浆板通过疏解、干燥处理，得到纤维素浆粕；
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纤维素浆粕的制备过程中，所述阔叶木浆包括化学浆和/或溶解浆；所述阔叶木浆的α-纤维素的含量为90～99％，疏解的时间为5～60min，干燥温度为50～100℃，干燥时间为8～15h。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述不同浓度的纤维素纺丝液的制备过程中，所述dmac的质量占dmac和licl总质量的80～95％；所述纤维素纺丝液中纤维素的浓度为1～10wt％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述不同licl含量的licl/纤维素纳米纤维膜的制备过程中，所述静电纺丝的条件包括：施加的电压...
【专利技术属性】
技术研发人员：程博闻，杨硕，刘潇萌，舒登坤，李晓，
申请(专利权)人：天津科技大学，
类型：发明
国别省市：
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