一種基于快速濕度響應(yīng)的電源模塊制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種基于快速濕度響應(yīng)的電源模塊，該電源模塊的外部安裝有ZnO基濕敏傳感器模塊；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，另外在電源模塊的表層設(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，大大提高了電源模塊的濕度感應(yīng)，吸濕和防腐蝕功能。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及電源領(lǐng)域，具體涉及一種基于快速濕度響應(yīng)的電源模塊。
技術(shù)介紹
電源模塊是一種可以直接貼裝在用電器上的電源供應(yīng)器，其可為集成電路、信號處理器、存儲器等負(fù)載提供電源，廣泛用于設(shè)備交換、移動通訊、汽車電子等領(lǐng)域。然而，相關(guān)技術(shù)中的電源模塊存在以下技術(shù)問題：在使用過程中，電源模塊的周邊環(huán)境中有時(shí)會出現(xiàn)濕度較大的情況，嚴(yán)重者會導(dǎo)致設(shè)備腐蝕、故障等，且目前僅采用人工定期巡查的方法對電源模塊的濕度情況進(jìn)行逐一的排查，因此，浪費(fèi)了大量的人力和物力且不便于監(jiān)控。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足之處而提供一種基于快速濕度響應(yīng)的電源模塊。本專利技術(shù)的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：本專利技術(shù)提供了一種基于快速濕度響應(yīng)的電源模塊，其特征在于：所述電源模塊(1)的外部安裝有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)、Si-NPA(20)、氧化鋅納米線(30)和石墨烯層(40)；所述電源模塊(1)上還設(shè)置有微處理器、LED顯示燈條和無線通信模塊；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蜂鳴器，LED顯示燈條閃爍的同時(shí)觸動蜂鳴器發(fā)出警報(bào)；所述無線通信模塊為CC2420無線通信模塊，所述ZnO濕敏傳感器模塊(2)可通過所述CC2420無線通信模塊發(fā)送檢測數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)基站，移動用戶終端可通過互聯(lián)網(wǎng)查看檢測結(jié)果或?qū)z測數(shù)據(jù)上傳至云存儲中心，形成檢測和監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)；所述電源模塊(1)的輸出電線側(cè)壁上設(shè)置有一個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)長度約5μm。優(yōu)選地，所述濕敏敏感元件的制備方法如下：步驟一，制備Si-NPA襯底：對3cm×3cm的硅片襯底(10)進(jìn)行包括清洗去污、水熱法腐蝕制備Si-NPA襯底；①取3cm×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Si-NPA：稱取1.0g的Fe(NO3)·9H2O倒入聚四氟乙烯中，隨后向其中加入20ml去離子水和30ml40％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℃恒溫保持30min，自然冷卻后，取出硅片清洗即得Si-NPA襯底；步驟二，生長氧化鋅納米線：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℃下熱氧化法處理4h，得到長度約5μm，直徑約30nm的氧化鋅納米線；步驟三，生長石墨烯層：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濺射一層金屬Ni膜，厚度約為5nm；其次，將該襯底放入管式爐中，升溫至900℃，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，停止通入甲烷后開始自然降溫；在Ni催化劑作用下，甲烷分子在高溫下會裂解成碳原子和氫原子，在降溫過程并且在氫氣的保護(hù)下，碳原子會沉積形成一層石墨烯薄膜；步驟四，蒸鍍叉指電極：得到生長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1.0mol/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1.0mol/l的氫氧化鈉溶液中和過量的鹽酸，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℃水浴中攪拌約3h至聚乙烯醇完全溶解，得到5wt％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。本專利技術(shù)具有如下有益效果：1.結(jié)構(gòu)方面，本專利技術(shù)采用Si-NPA(硅納米孔柱)材料為基底，ZnONWs(氧化鋅納米線)結(jié)合石墨烯為敏感材料，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，大大提高了該電源模塊敏感材料的靈敏度；2.采用石墨烯材料可以極大的增加材料的導(dǎo)電率，同時(shí)水分子主要吸附在納米線與石墨烯的表面，容易脫附，電源模塊對濕度響應(yīng)的重復(fù)性良好；3.制備過程材料消耗少，工藝的可控程度高，器件小巧輕便，易于批量生產(chǎn)。附圖說明利用附圖對專利技術(shù)作進(jìn)一步說明，但附圖中的實(shí)施例不構(gòu)成對本專利技術(shù)的任何限制，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。圖1為本專利技術(shù)電源模塊的示意圖。圖2為傳感器敏感元件部分示意圖。具體實(shí)施方式傳感器技術(shù)是能夠獲取自然、生產(chǎn)領(lǐng)域中各類信息的主要途徑和手段。其是一種現(xiàn)代科技的前沿技術(shù)，它是現(xiàn)代信息技術(shù)的三大支柱之一，是衡量一個國家科技發(fā)展水平的重要基準(zhǔn)。根據(jù)定義，傳感器為：“能夠感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和測量電路組成。”敏感元件是能夠直接感受被測量并將其轉(zhuǎn)換為與被測量有確定關(guān)系的電量或易變成電量的物理量的元件。轉(zhuǎn)換本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于快速濕度響應(yīng)的電源模塊，其特征在于：所述電源模塊(1)的外部安裝有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)、Si‐NPA(20)、氧化鋅納米線(30)和石墨烯層(40)；所述電源模塊(1)上還設(shè)置有微處理器、LED顯示燈條和無線通信模塊；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蜂鳴器，LED顯示燈條閃爍的同時(shí)觸動蜂鳴器發(fā)出警報(bào)；所述無線通信模塊為CC2420無線通信模塊，所述ZnO濕敏傳感器模塊(2)可通過所述CC2420無線通信模塊發(fā)送檢測數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)基站，移動用戶終端可通過互聯(lián)網(wǎng)查看檢測結(jié)果或?qū)z測數(shù)據(jù)上傳至云存儲中心，形成檢測和監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)；所述電源模塊(1)的輸出電線側(cè)壁上設(shè)置有一個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)長度約5μm。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于快速濕度響應(yīng)的電源模塊，其特征在于：所述電源模塊(1)的外部安裝有
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)、Si‐NPA(20)、氧化鋅
納米線(30)和石墨烯層(40)；所述電源模塊(1)上還設(shè)置有微處理器、LED顯示燈條和
無線通信模塊；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蜂鳴器，LED顯示燈條閃爍的同時(shí)觸動蜂鳴器發(fā)出警報(bào)；所述
無線通信模塊為CC2420無線通信模塊，所述ZnO濕敏傳感器模塊(2)可通過所述CC2420
無線通信模塊發(fā)送檢測數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)基站，移動用戶終端可通過互聯(lián)網(wǎng)查看檢測結(jié)果或?qū)z測
數(shù)據(jù)上傳至云存儲中心，形成檢測和監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)；所述電源模塊(1)的輸出電線側(cè)壁上設(shè)置有
一個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)長度約5μm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源模塊，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Si‐NPA襯底：對3cm×3cm的硅片襯底(10)進(jìn)行包括清洗去污、水熱法
腐蝕制備Si‐NPA襯底；①取3cm×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Si‐NPA：稱取
1.0g的Fe(NO3)·9H2O倒入聚四氟乙烯中，隨后向其中加入20ml去離子水和30ml40％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℃恒溫保持30min，自然冷卻后，取出硅片清洗即得Si‐NPA襯底；
步驟二，生長氧化鋅納米線：采用磁控濺射結(jié)合熱氧化法制備氧化鋅...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳楊瓏，
申請(專利權(quán))人：陳楊瓏，
類型：發(fā)明
國別省市：浙江;33