本發(fā)明的至少一種實(shí)施例涉及一種傳感器，尤其涉及一種濕度門控器件及其制造方法。

背景技術(shù)：

1、濕度門控器件是常見的一種傳感器類型，能夠?qū)崿F(xiàn)對環(huán)境濕度以及生物系統(tǒng)活動的監(jiān)測并輸出方便讀取的信號。濕度門控器件在各個領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，包括醫(yī)療保健、人機(jī)交互以及人工智能技術(shù)。目前常見的濕度門控器件主要包括電阻式、電容式、微機(jī)電系統(tǒng)、重量型、石英振子式、光強(qiáng)型、聲表面波型等。雖然上述濕度門控器件具有優(yōu)異的濕度響應(yīng)性能，但是目前主流的濕度門控器件仍存在一定的缺陷。例如，電阻式、電容式濕度門控器件不能自驅(qū)動，需要外部供能設(shè)備進(jìn)行供電。而傳統(tǒng)微機(jī)電系統(tǒng)、石英振子式濕度門控器件體型大、柔韌性以及隱蔽性差，限制了在可穿戴等領(lǐng)域的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，有必要針對傳統(tǒng)濕度門控器件無法自供能且不具備高度柔韌性以及隱蔽性的技術(shù)問題，提出一種新型的濕度門控器件及其制造方法。

2、根據(jù)本發(fā)明一個方面的實(shí)施例，提供了一種濕度門控器件，包括：纖維固態(tài)電解質(zhì)，纖維固態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率響應(yīng)于待測環(huán)境的濕度的變化而發(fā)生變化；以及纖維狀正極和纖維狀負(fù)極，分別與纖維固態(tài)電解質(zhì)的兩端相接觸；其中，響應(yīng)于纖維固態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率的變化，纖維狀正極和纖維狀負(fù)極發(fā)生的氧化還原反應(yīng)的速率發(fā)生變化，使得纖維狀正極和纖維狀負(fù)極輸出的電信號發(fā)生變化，電信號用于表征待測環(huán)境的濕度。

3、根據(jù)本發(fā)明另一個方面的實(shí)施例，提供了一種濕度門控器件的制造方法，包括：制備纖維固態(tài)電解質(zhì)；分別制備纖維狀正極、纖維狀負(fù)極；以及將纖維狀正極、纖維狀負(fù)極、纖維固態(tài)電解質(zhì)編織在一起；其中，纖維狀正極、纖維狀負(fù)極分別與纖維固態(tài)電解質(zhì)的兩端相接觸。

4、根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例提供的濕度門控器件，當(dāng)環(huán)境濕度作用在濕度門控器件上時，纖維固態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率響應(yīng)于環(huán)境濕度的變化而發(fā)生變化。響應(yīng)于纖維固態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率的變化，纖維狀正極和纖維狀負(fù)極發(fā)生的氧化還原反應(yīng)的速率發(fā)生變化，使得纖維狀正極和纖維狀負(fù)極輸出的電信號發(fā)生變化。濕度門控器件無需外部電源為其提供額外的能源，能夠?qū)崿F(xiàn)自驅(qū)動功能，避免了大型供電設(shè)備的使用。

5、根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例提供的濕度門控器件，纖維固態(tài)電解質(zhì)、纖維狀正極、纖維狀負(fù)極均具有柔性且可編織或與織物載體結(jié)合，使得濕度門控器件具有良好的柔韌性和隱蔽性。

技術(shù)特征：

1.一種濕度門控器件，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕度門控器件，其特征在于，所述纖維固態(tài)電解質(zhì)（2）包括二維納米材料纖維、水凝膠纖維和纖維素納米纖維中的一種或至少兩種組成的復(fù)合纖維材料。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕度門控器件，其特征在于，所述纖維狀正極（3）和所述纖維狀負(fù)極（4）發(fā)生氧化還原反應(yīng)釋放的離子包括金屬離子和氫離子中的任意一種；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕度門控器件，其特征在于，所述纖維狀正極（3）與所述纖維狀負(fù)極（4）為非對稱電極，以構(gòu)建氧化還原反應(yīng)的電勢差。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的濕度門控器件，其特征在于，所述纖維狀正極（3）與所述纖維狀負(fù)極（4）為銅絲、鋅絲、銀絲、mxene纖維、石墨烯纖維、黑磷纖維中的任意一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕度門控器件，其特征在于，所述濕度門控器件編織在織物載體（1）上，

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的濕度門控器件，其特征在于，所述纖維狀正極（3）、所述纖維狀負(fù)極（4）分別與所述纖維固態(tài)電解質(zhì)（2）的兩端相接觸的接觸方式為平行排列。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕度門控器件，其特征在于，所述纖維狀正極（3）、所述纖維狀負(fù)極（4）分別與所述纖維固態(tài)電解質(zhì)（2）的兩端相接觸的接觸方式為交叉排列，以將所述纖維狀正極（3）、所述纖維狀負(fù)極（4）與所述纖維固態(tài)電解質(zhì)（2）編織為一體。

9.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的濕度門控器件，其特征在于，所述纖維狀正極（3）、所述纖維狀負(fù)極（4）分別與所述纖維固態(tài)電解質(zhì)（2）的兩端相接觸的接觸方式為花紋式排列。

10.一種如權(quán)利要求1~9中任一項(xiàng)所述的濕度門控器件的制造方法，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種濕度門控器件及其制造方法，屬于傳感技術(shù)領(lǐng)域。該濕度門控器件包括：纖維固態(tài)電解質(zhì)，纖維固態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率響應(yīng)于待測環(huán)境的濕度的變化而發(fā)生變化；以及纖維狀正極和纖維狀負(fù)極，分別與纖維固態(tài)電解質(zhì)的兩端相接觸；其中，響應(yīng)于纖維固態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率的變化，纖維狀正極和纖維狀負(fù)極發(fā)生的氧化還原反應(yīng)的速率發(fā)生變化，使得纖維狀正極和纖維狀負(fù)極輸出的電信號發(fā)生變化，上述的電信號用于表征待測環(huán)境的濕度。本發(fā)明提供的濕度門控器件能夠?qū)崿F(xiàn)自驅(qū)動功能，避免了大型供電設(shè)備的使用。

技術(shù)研發(fā)人員：張振,雷丹丹,王藝翔,王舒淇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)蘇州高等研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9