m;其次，將該襯底放入管式爐中，升溫至700°C，按一定速率通入氫氣作為保護(hù)還原氣體，穩(wěn)定30min，然后，按照一定比例同時(shí)通入甲烷2h，停止通入甲烷后開(kāi)始自然降溫;在Ni催化劑作用下，甲烷分子在高溫下會(huì)裂解成碳原子和氫原子，在降溫過(guò)程并且在氫氣的保護(hù)下，碳原子會(huì)沉積形成一層石墨烯薄膜；
[0104]步驟四，蒸鍍叉指電極:得到生長(zhǎng)有氧化鋅納米線和石墨烯的硅納米孔柱襯底后，在襯底表面覆蓋叉指電極掩模版，利用磁控濺射法在其表面蒸鍍一層500nm厚的Au薄膜作為電極；
[0105]步驟五，組裝敏感元件與讀取數(shù)據(jù)元件:讀取數(shù)據(jù)元件的正負(fù)極導(dǎo)線連接到叉指電極上，兩部分組成氧化鋅基濕敏傳感器器件；
[0106]其中，所述聚乙烯醇-乙二胺四甲叉磷酸-聚砜基膜中空纖維復(fù)合膜組件的制備方法如下:
[0107]步驟一，聚砜中空纖維基膜預(yù)處理:聚砜中空纖維基膜在涂覆之前要進(jìn)行預(yù)處理，用去離子水浸泡12h后，用1.5mol/l的鹽酸浸泡60min，去除膜表面的甘油層和其他有機(jī)溶劑;然后用1.0moI/1的氫氧化鈉溶液中和過(guò)量的鹽酸，最后用去離子水反復(fù)沖洗，使膜表面呈中性，陰干備用；
[0108]步驟二，制備聚乙烯醇-乙二胺四甲叉磷酸-聚砜中空纖維復(fù)合膜:將一定質(zhì)量的平均聚合度為1750±50的聚乙烯醇加入去離子水中，在50°C水浴中攪拌約3h至聚乙烯醇完全溶解，得到5被％聚乙烯醇均相水溶液;將溶液冷卻至室溫后加入一定量的乙二胺四甲叉磷酸，并在室溫下攪拌2.5h，靜置脫泡即得鑄膜液;將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的聚砜基膜(截留分子量30000)在鑄膜液浸泡20min后取出，垂直固定在晾絲架上陰干;將經(jīng)過(guò)一次涂覆的膜在鑄膜液中再浸泡20min后，反向固定在晾絲架上，室溫下干燥過(guò)夜，制得所需的PVA-EDTMPA/PS中空纖維復(fù)合膜。
[0109]步驟三，固定:將聚乙烯醇-乙二胺四甲叉磷酸-聚砜中空纖維復(fù)合膜固定在玻璃電極上。
[0110]濕敏測(cè)試:
[0111]將氧化鋅基濕敏傳感器放入溫度濕度控制器中。測(cè)試溫度設(shè)定為20°C，然后控制相對(duì)濕度變化范圍為10%?95%，讀取敏感元件的電容隨濕度變化情況；
[0112]濕敏元件的靈敏度定義為:ICrh—C111/Cu X 100%，其中Crh為測(cè)試環(huán)境濕度下得到的元件電容值，C11為相對(duì)濕度11%下元件的電容值。濕敏元件的響應(yīng)或恢復(fù)時(shí)間定義為測(cè)試電容值在11 % RH到75 % RH的變化量達(dá)到總變化量80 %所用的時(shí)間；
[0113]在測(cè)試頻率為I OOHz時(shí)，在15%、35%、55%、75%、95%的相對(duì)濕度下，敏感元件的靈敏度分別為4、21、333、588和1932，響應(yīng)和恢復(fù)時(shí)間分別為15s和17s，測(cè)試結(jié)果顯示該家居控制系統(tǒng)具有良好的濕敏性能，可以實(shí)現(xiàn)家居控制系統(tǒng)對(duì)家居環(huán)境的濕度檢測(cè)，且靈敏度高。
[0114]最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)地說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于濕度檢測(cè)的智能家居控制系統(tǒng)，其特征在于:所述家居控制系統(tǒng)的探測(cè)裝置(I)安裝有ZnO基濕敏傳感器模塊(2);所述ZnO基濕敏傳感器模塊(2)主要由濕敏敏感元件和數(shù)據(jù)讀取元件組成，所述濕敏敏感元件為叉指電極型，包括硅片襯底(10)、S1-NPA(20)、氧化鋅納米線(30)和石墨烯層(40);所述家居控制系統(tǒng)探測(cè)裝置(I)上還設(shè)置有微處理器、LED顯示燈條和無(wú)線通信模塊;所述微處理器的輸入端與所述ZnO濕敏傳感器模塊(2)的輸出端連接，所述ZnO濕敏傳感器模塊(2)檢測(cè)值達(dá)到預(yù)設(shè)值，所述微處理器控制LED顯示燈條發(fā)出閃光，所述LED顯示燈條連接有一個(gè)蜂鳴器，LED顯示燈條閃爍的同時(shí)觸動(dòng)蜂鳴器發(fā)出警報(bào);所述無(wú)線通信模塊為CC2420無(wú)線通信模塊，所述ZnO濕敏傳感器模塊(2)可通過(guò)所述CC2420無(wú)線通信模塊發(fā)送檢測(cè)數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)基站，移動(dòng)用戶終端可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)查看檢測(cè)結(jié)果或?qū)z測(cè)數(shù)據(jù)上傳至云存儲(chǔ)中心，形成檢測(cè)和監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò);所述家居控制系統(tǒng)探測(cè)裝置(I)的輸出電線側(cè)壁上設(shè)置有一個(gè)用于脫濕的聚乙烯醇-乙二胺四甲叉磷酸-聚砜基膜中空纖維復(fù)合膜組件，該膜組件將聚乙烯醇-乙二胺四甲叉磷酸-聚砜基膜中空纖維復(fù)合膜固定在玻璃電極上，玻璃電極與濕敏傳感器連接;所述氧化鋅納米線(30)長(zhǎng)度約15μηι。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的家居控制系統(tǒng)，其特征在于，所述濕敏敏感元件的制備方法如下: 步驟一，制備S1-NPA襯底:對(duì)3 cm X 3 cm的娃片襯底(10)進(jìn)彳丁包括清洗去污、水熱法腐蝕制備S1-NPA襯底;①取3cm X 3cm的硅片，將硅片置于硫酸和雙氧水體積比4:1的混合溶液中，超聲處理20min，取出用去離子水清洗，以去除硅片表面的有機(jī)雜質(zhì);將硅片放置于體積比為H2O: H2O2: NH4OH = 5: 2:1的混合溶液中，超聲清洗20min，隨后取出用去離子水清洗，以去除硅片表面的有機(jī)物和金屬絡(luò)合物；②利用水熱法腐蝕制備S 1- N P A:稱取1.0 g的F e(NO3).9H20倒入聚四氟乙烯中，隨后向其中加入20ml去離子水和30ml 40%的HF溶液;將上步清洗的硅片放入溶液中，加蓋放入水熱釜中，隨后將水熱釜放入干燥箱中，180°C恒溫保持30min，自然冷卻后，取出硅片清洗即得S1-NPA襯底； 步驟二，生長(zhǎng)氧化鋅納米線:采用磁控濺射結(jié)合熱氧化法制備氧化鋅納米線;將硅納米孔柱襯底放入磁控濺射儀中，在濺射電壓220V、濺射電流0.8A條件下，磁控濺射Zn膜，厚度為50nm，隨后將其放入箱式爐中，在400°C下熱氧化法處理4h，得到直徑約30nm的氧化鋅納米線； 步驟三，生長(zhǎng)石墨烯層:采用化學(xué)氣相沉積法制備石墨烯;首先在上步得到的襯底上磁控派射一層金屬Ni膜，厚度約為5nm;其次，將該襯底放入管式爐中，升溫至900°C，按一定速率通入氫氣作為保護(hù)還原氣體，穩(wěn)定30min，然后，按照一定比例同時(shí)通入甲烷2h，停止通入甲烷后開(kāi)始自然降溫;在Ni催化劑作用下，甲烷分子在高溫下會(huì)裂解成碳原子和氫原子，在降溫過(guò)程并且在氫氣的保護(hù)下，碳原子會(huì)沉積形成一層石墨烯薄膜； 步驟四，蒸鍍叉指電極:得到生長(zhǎng)有氧化鋅納米線和石墨烯的硅納米孔柱襯底后，在襯底表面覆蓋叉指電極掩模版，利用磁控濺射法在其表面蒸鍍一層500nm厚的Au薄膜作為電極； 步驟五，組裝敏感元件與讀取數(shù)據(jù)元件:讀取數(shù)據(jù)元件的正負(fù)極導(dǎo)線連接到叉指電極上，兩部分組成氧化鋅基濕敏傳感器器件； 所述的聚乙烯醇-乙二胺四甲叉磷酸-聚砜基膜中空纖維復(fù)合膜組件的制備方法如下: 步驟一，聚砜中空纖維基膜預(yù)處理:聚砜中空纖維基膜在涂覆之前要進(jìn)行預(yù)處理，用去離子水浸泡12h后，用l.0mol/1的鹽酸浸泡60min，去除膜表面的甘油層和其他有機(jī)溶劑;然后用1.0mol/Ι的氫氧化鈉溶液中和過(guò)量的鹽酸，最后用去離子水反復(fù)沖洗，使膜表面呈中性，陰干備用； 步驟二，制備聚乙烯醇-乙二胺四甲叉磷酸-聚砜中空纖維復(fù)合膜:將一定質(zhì)量的平均聚合度為1750±50的聚乙烯醇加入去離子水中，在50°C水浴中攪拌約3h至聚乙烯醇完全溶解，得到5?七％聚乙烯醇均相水溶液；將溶液冷卻至室溫后加入一定量的乙二胺四甲叉磷酸，并在室溫下攪拌1.5h，靜置脫泡即得鑄膜液；將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的聚砜基膜(截留分子量30000)在鑄膜液浸泡20min后取出，垂直固定在晾絲架上陰干;將經(jīng)過(guò)一次涂覆的膜在鑄膜液中再浸泡20min后，反向固定在晾絲架上，室溫下干燥過(guò)夜，制得所需的PVA-EDTMPA/PS中空纖維復(fù)合膜。 步驟三，固定:將聚乙烯醇-乙二胺四甲叉磷酸-聚砜中空纖維復(fù)合膜固定在玻璃電極上。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于濕度檢測(cè)的智能家居控制系統(tǒng)，該家居控制系統(tǒng)探測(cè)裝置安裝有ZnO基濕敏傳感器模塊，其可以實(shí)現(xiàn)高靈敏、快速響應(yīng)的檢測(cè)家居環(huán)境的濕度；該ZnO基濕敏傳感器模塊的濕敏敏感元件部分為采用硅納米孔柱材料為基底，氧化鋅納米線結(jié)合石墨烯材料為敏感材料制成，器件結(jié)構(gòu)為叉指電極型，該結(jié)構(gòu)具有極大的比表面積與良好的氣體擴(kuò)散通道，另外在家居控制系統(tǒng)探測(cè)裝置的表層設(shè)置脫濕的聚乙烯醇?乙二胺四甲叉磷酸?聚砜基膜中空纖維復(fù)合膜組件，大大提高了該家居控制系統(tǒng)的濕度感應(yīng)，吸濕和防腐蝕功能。
【IPC分類】G05B15/02, G05B19/418
【公開(kāi)號(hào)】CN105717796
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610067485
【發(fā)明人】陳楊瓏
【申請(qǐng)人】陳楊瓏
【公開(kāi)日】2016年6月29日
【申請(qǐng)日】2016年1月29日