2016年11月11日 星期五 09:15:33
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用織物做的濕度傳感器,不僅選擇性強而且穩定性好

發表時間:2020/8/13

隨著社會的發展及技術的進步,人們對柔性可穿戴電子設備的關注度越來越高,電子智能紡織品發展潛力巨大且市場前景極為廣闊。智能紡織品在人體生理信號監測、壓力和溫濕度檢測、能量儲存、氣體傳感器以及生物傳感器等方面的應用非常廣泛。



其中,濕度的檢測與人類生活息息相關,例如其在建筑、化學制藥、食品、農業等各個領域中都有應用。但是,濕度檢測往往面臨著多種其他條件的干擾,因此,濕度傳感器在不同工作環境下的選擇性與穩定性變得極為重要。

金屬有機骨架(MOF)材料不僅具有無機材料高度規整的形貌,而且具有有機材料的多化學功能性特點,因此,MOF是制備智能紡織品的理想材料之一。基于此,沙特阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學的研究人員以MOF為活性功能層對亞麻和棉兩種織物進行功能改性,制備出了高性能柔性濕度傳感器(TEX)。


不同基底MOF濕度傳感器性能對比


研究人員利用Langmuir-Blodgett(LB)技術將MIL-96(Al)MOF薄膜分別直接沉積在亞麻和棉質織物表面,測試結果表明,與純棉織物相比,MOF在亞麻織物表面的覆蓋率更高、濕度傳感性能更為優異。


織物表面MOF沉積覆蓋情況測試


從SEM形貌表征來看,亞麻織物的纖維直徑比棉織物更小、排列更整齊,更有利于LB功能膜在表面的沉積,因此MOF涂層在亞麻織物的表面分布更為均勻致密,以亞麻織物為基底的TEX的傳感性能更加優異。


纖維及其表面的SEM圖像


系統測試表明,所制備的TEX具有優異的循環性能穩定性,在不同溫度條件下以及長達3周的存放后仍具有靈敏、穩定的濕度響應性。


濕度傳感器循環性能測試


此外,研究團隊對混合氣體氛圍條件下該濕度傳感器對濕氣的選擇性進行測試。在水、甲醇、乙醇、丙酮、苯、甲苯及氯仿的混合氛圍下(VOCs 5000 mg/kg),TEX對水蒸汽呈現明顯的高選擇性。該研究成果對MOF材料以及其他納米功能材料在智能紡織品構筑方面的應用具有一定的指導意義。


濕度傳感器對水蒸汽的高選擇性


(來源:紡織導報官微)

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