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原文传递一种可监控植物生长状态的微型传感器及其制备方法

专利名称：	一种可监控植物生长状态的微型传感器及其制备方法
摘要：	一种可监控植物生长状态的微型传感器及其制备方法，涉及传感器技术领域。所述微型传感器为三明治夹层结构，从下至上依次为支撑层、柔性传感层和保护层。制备方法：将丝素蛋白溶液与分散剂、增强剂混合，分散在基板表面固化形成高透明的丝素蛋白复合膜；水热法合成银纳米线，溶于去离子水中，静电纺丝法获得高度阵列聚合物纤维网格置于磁控溅射腔体中包覆一层或多层银纳米颗粒；在透明复合膜表面喷涂银纳米线溶液，将包覆银纳米颗粒的聚合物纤维网格转移到银纳米线表层；引出电极，在获得的结构表面涂覆混合保护液，固化后在表面形成透明复合保护层，即得。柔韧性好、稳定性好、灵敏度高、具有精确地监控能力和环境抗干扰能力。
专利类型：	发明专利
申请人：	厦门大学
发明人：	郭文熹;李戌一;许子颉
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T13:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T19:00:00+0805
申请号：	CN202010031483.7
公开号：	CN111175452A
代理机构：	厦门南强之路专利事务所(普通合伙)
代理人：	马应森
分类号：	G01N33/00;B81B7/02;B81C1/00;G;B;G01;B81;G01N;B81B;B81C;G01N33;B81B7;B81C1;G01N33/00;B81B7/02;B81C1/00
申请人地址：	361005 福建省厦门市思明南路422号
主权项：	1.一种可监控植物生长状态的微型传感器，其特征在于为三明治夹层结构，从下至上依次为支撑层、柔性传感层和保护层；所述支撑层和保护层均为再生丝素蛋白透明复合膜层，所述柔性传感层为银纳米线与银包覆的高度阵列纳米纤维混合结构层。 2.如权利要求1所述一种可监控植物生长状态的微型传感器，其特征在于所述可监控植物生长状态的微型传感器的透光率为80％～90％，厚度为200～300μm，方阻值为20～40Ω/sq。 3.如权利要求1所述一种可监控植物生长状态的微型传感器，其特征在于所述再生丝素蛋白透明复合膜层由不同比例的再生丝素蛋白和有机聚合物混合溶液固化而成，透光率超过90％，厚度为100～150μm，可拉伸性超过100％。 4.如权利要求1所述一种可监控植物生长状态的微型传感器，其特征在于所述柔性传感层为银纳米线和银纳米纤维混合层具有高度阵列的正交网格结构。 5.如权利要求1所述可监控植物生长状态的微型传感器的制备方法，其特征在于包括以下步骤： 1)将丝素蛋白溶液与分散剂、增强剂混合，然后分散在基板表面固化形成高透明的丝素蛋白复合膜； 2)通过水热方法合成银纳米线，然后溶于去离子水中，将静电纺丝方法获得的高度阵列聚合物纤维网格置于磁控溅射腔体中包覆一层或多层银纳米颗粒； 3)通过电喷涂法在透明复合膜表面喷涂一层或多层银纳米线溶液，然后将包覆银纳米颗粒的聚合物纤维网格转移到银纳米线表层； 4)引出电极，在步骤3)获得的结构表面涂覆混合保护液，固化后在表面形成透明复合保护层，即得所述可监控植物生长状态的微型传感器。 6.如权利要求5所述可监控植物生长状态的微型传感器的制备方法，其特征在于在步骤1)中，所述分散剂选自异丙醇、乙酸乙酯中的至少一种，其在混合溶液中的质量分数可为0.5％～1.5％；所述增强剂可选自甘油，聚氨酯中的至少一种，丝素蛋白溶液与增强剂的质量之比可为1～9︰1。 7.如权利要求5所述可监控植物生长状态的微型传感器的制备方法，其特征在于在步骤2)中，所述水热方法合成银纳米线的具体方法为：将0.17g硝酸银溶于50ml去离子水中得到硝酸银溶液，将0.12g氯化钠溶于100mL去离子水中得到氯化钠溶液，同时将10mL硝酸银溶液和10mL氯化钠溶液边搅拌边加入到50mL去离子水中，然后在混合液中加入72mg葡萄糖并转移到水热釜中在180～200℃水热24h，自然冷却至室温；所述银纳米线的直径可为25～35nm，长度可为20～30nm。 8.如权利要求5所述可监控植物生长状态的微型传感器的制备方法，其特征在于在步骤2)中，所述静电纺丝方法所用的溶液采用聚乙烯醇溶液，质量分数在5％～10％；所述静电纺丝方法获得的高度阵列聚合物纤维网格的工艺参数可为：针头高压12～16kV，低压-2～0kV，针头与接收器之间的距离12～20cm，设备中湿度20％～30％，施加电压的时间1～3min；所述磁控溅射的腔内真空度可为1×10-5～5×10-5Pa，功率可为30～60W，溅射时间可为900～1200s。 9.如权利要求5所述可监控植物生长状态的微型传感器的制备方法，其特征在于在步骤3)中，所述电喷涂法施加在喷头的电压为9～12kV，喷头与透明复合膜的距离可为12～17cm；银纳米纤维网格高度正交排列。 10.如权利要求5所述可监控植物生长状态的微型传感器的制备方法，其特征在于在步骤4)中，所述固化是在恒温恒湿箱固化，恒温恒湿箱的温度可为40～60℃，湿度可为50％～60％，固化的时间可控制在20～30h。
所属类别：	发明专利