【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及湿度探测，具体涉及一种基于纳米线的湿度探测器及其使用方法。
技术介绍
1、湿度是空气中水分含量的度量，对于许多领域而言都是至关重要的环境参数。湿度的精确监测在气象、农业、工业生产、医学和生物等多个领域都扮演着重要的角色。例如，在制造业中，特别是在电子制造、药品生产等领域，湿度对产品质量和生产环境的控制至关重要。高湿度可能导致电子元件故障，影响药品的稳定性。在生物实验室和医疗设施中，湿度监测对于保护生物样本、药品和设备运作的正常性至关重要。
2、目前，湿度探测领域已经有多种较为成熟的技术，常见的包括电容式湿度传感器、电阻式湿度传感器和表面声波湿度传感器等。电容式湿度传感器通过测量材料在不同湿度下的电容变化来检测湿度：当材料吸湿时，自身介电常数改变，从而引起电容变化。电阻式湿度传感器是通过测量湿度对电阻的影响来实现湿度监测的，一般采用敏感材料，例如钙钛矿或聚合物，当吸湿时导致电阻的变化。表面声波湿度传感器利用表面声波在不同湿度条件下的传播速度变化来测量湿度。
3、这些传统湿度传感器的主要问题是灵敏度低，难以满足某些需要严格控制湿度的场合。例如，电容式湿度传感器通常使用介电常数随湿度变化的材料，例如聚合物或陶瓷。然而，一些材料的介电常数对湿度变化的响应较小，导致电容式湿度传感器的灵敏度低；另外，由于平行板电容器的两个极板覆盖了大部分湿度敏感材料，这些湿度敏感材料不能够充分地吸收水分，导致自身介电常数变化小，也导致了电容式湿度传感器的灵敏度低。对于电阻式湿度传感器，一般采用宏观尺寸的湿敏材料，这些湿
技术实现思路
1、为解决以上问题，本专利技术一方面提供了一种基于纳米线的湿度探测器，包括基底、第一电极、第二电极、纳米线。第一电极和第二电极固定在基底上，纳米线的两端分别固定于第一电极和第二电极，纳米线的两端分别置于第一电极和第二电极内。第一电极和第二电极分别支撑纳米线的两端，使得纳米线呈悬空状态，纳米线不与基底接触。纳米线为硒化铋纳米线。
2、在湿度环境内，硒化铋纳米线吸附环境中的水分，水分吸附在硒化铋纳米线表面导致硒化铋纳米线导电特性产生显著影响。硒化铋纳米线是一种在表面和边缘存在特殊电子态的纳米结构，使得硒化铋纳米线在导电性、电子输运等方面表现出一些非常独特的性质。其导电性主要表现在边缘态上，而内部则呈现绝缘特性。水分子吸附在硒化铋纳米线表面将引起硒化铋纳米线导电特性变化，其中涉及电导率、载流子浓度、表面能带结构、局部电场、局域化态等多个方面，从而实现湿度探测。
3、更进一步地，第一电极和第二电极的材料为金或铂。
4、更进一步地，基底为绝缘体材料。
5、更进一步地，硒化铋纳米线的直径大于10纳米、小于60纳米。
6、更进一步地，还包括吸湿膨胀块，吸湿膨胀块固定在纳米线上，吸湿膨胀块不与第一电极和第二电极接触，吸湿膨胀块环绕纳米线。
7、更进一步地，吸湿膨胀块的材料为羟丙基甲基纤维素、明胶、聚酰亚胺。
8、更进一步地，吸湿膨胀块沿纳米线方向非对称设置。
9、更进一步地，吸湿膨胀块为l形，l形的一条臂沿纳米线方向，l形的另一条臂垂直于纳米线方向。
10、更进一步地，l形的另一条臂朝向远离基底的方向。
11、再一方面，本专利技术提供了一种基于纳米线的湿度探测器的使用方法，包括如下步骤：
12、步骤1、将基底竖直放置地置于待测环境中；
13、步骤2、通过第一电极和第二电极联通外电路；
14、步骤3、通过探测纳米线导电特性变化实现环境湿度探测。
15、本专利技术的有益效果：
16、(1)本专利技术应用硒化铋纳米线吸附水分，水分从电导率、载流子浓度、表面能带结构、局部电场、局域化态等多个方面改变硒化铋纳米线的导电特性，从而实现湿度探测；硒化铋纳米线的尺寸小、表面积大，当硒化铋纳米线表面吸附水分时，能够更多地改变硒化铋纳米线的导电特性，从而实现高灵敏度的湿度探测。
17、(2)本专利技术将硒化铋纳米线竖直设置，硒化铋纳米线吸附水分后，还改变了硒化铋纳米线自身的重量，使得硒化铋纳米线的一部分处于“拉”的应力中，一部分处于“压”的应力中，更多地改变了硒化铋纳米线的表面态，更多地改变了硒化铋纳米线的导电特性，从而实现更高灵敏度的湿度探测。
18、(3)本专利技术引入吸湿膨胀块，将吸湿膨胀块固定在硒化铋纳米线上，吸湿膨胀块吸收水分后，产生膨胀增加了硒化铋纳米线中的应力、增加自身重量也增加了硒化铋纳米线中的应力，均更多地改变了硒化铋纳米线的表面态，更多地改变了硒化铋纳米线的导电特性，从而实现更高灵敏度的湿度探测。
19、(4)本专利技术将吸湿膨胀块设置为沿纳米线方向非对称，吸湿膨胀块吸湿后，对硒化铋纳米线产生扭力，在局部产生更大的应力，更多地改变硒化铋纳米线的导电特性，从而实现更高灵敏度的湿度探测。
20、综合以上效果，本专利技术在湿度探测
具有良好的应用前景。
21、以下将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。
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1.一种基于纳米线的湿度探测器，其特征在于：包括基底、第一电极、第二电极、纳米线，所述第一电极和所述第二电极固定在所述基底上，所述纳米线的两端分别固定于所述第一电极和所述第二电极，所述纳米线的两端分别置于所述第一电极和所述第二电极内，所述第一电极和所述第二电极分别支撑所述纳米线的两端，使得所述纳米线呈悬空状态，所述纳米线不与所述基底接触，所述纳米线为硒化铋纳米线。
2.如权利要求1所述的基于纳米线的湿度探测器，其特征在于：所述第一电极和所述第二电极的材料为金或铂。
3.如权利要求1所述的基于纳米线的湿度探测器，其特征在于：所述基底为绝缘体材料。
4.如权利要求1所述的基于纳米线的湿度探测器，其特征在于：所述硒化铋纳米线的直径大于10纳米、小于60纳米。
5.如权利要求1所述的基于纳米线的湿度探测器，其特征在于：还包括吸湿膨胀块，所述吸湿膨胀块固定在所述纳米线上，所述吸湿膨胀块不与所述第一电极和所述第二电极接触，所述吸湿膨胀块环绕所述纳米线。
6.如权利要求5所述的基于纳米线的湿度探测器，其特征在于：所述吸湿膨胀块的材料为
7.如权利要求6所述的基于纳米线的湿度探测器，其特征在于：所述吸湿膨胀块沿所述纳米线方向非对称设置。
8.如权利要求7所述的基于纳米线的湿度探测器，其特征在于：所述吸湿膨胀块为L形，所述L形的一条臂沿所述纳米线方向，所述L形的另一条臂垂直于所述纳米线方向。
9.如权利要求8所述的基于纳米线的湿度探测器，其特征在于：所述L形的另一条臂朝向远离所述基底的方向。
10.一种权利要求1-9任一项所述的基于纳米线的湿度探测器的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于纳米线的湿度探测器，其特征在于：包括基底、第一电极、第二电极、纳米线，所述第一电极和所述第二电极固定在所述基底上，所述纳米线的两端分别固定于所述第一电极和所述第二电极，所述纳米线的两端分别置于所述第一电极和所述第二电极内，所述第一电极和所述第二电极分别支撑所述纳米线的两端，使得所述纳米线呈悬空状态，所述纳米线不与所述基底接触，所述纳米线为硒化铋纳米线。
2.如权利要求1所述的基于纳米线的湿度探测器，其特征在于：所述第一电极和所述第二电极的材料为金或铂。
3.如权利要求1所述的基于纳米线的湿度探测器，其特征在于：所述基底为绝缘体材料。
4.如权利要求1所述的基于纳米线的湿度探测器，其特征在于：所述硒化铋纳米线的直径大于10纳米、小于60纳米。
5.如权利要求1所述的基于纳米线的湿度探测器，其特征在于：...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗雯，陈杰，李力超，骆叶成，何芳，翟新萍，
申请(专利权)人：浙江树人学院，
类型：发明
国别省市：
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