Page 111 - 《精细化工》2021年第12期

第 12 期 朱俊荣，等: 基于电纺 NiI 2 /TPU 纳米纤维膜的湿敏变色传感器的制备及性能 ·2473·

纳米纤维膜对湿度敏感的关键影响因素。图 2 为 发生变化。并且离子浓度增加会使亚纳米纤维从主
TPU 和 NiI 2 /TPU 纳米纤维膜的 SEM 图。由图 2 可 纤维分裂，从而在静电纺丝中形成蛛网状的结构 [17] 。
以看出，TPU 和 NiI 2 /TPU 纳米纤维均随机分布，且 而更小的纤维尺寸会产生更多的孔隙结构，促进水
纤维交错形成致密的网状结构，且 NiI 2 /TPU 纳米纤 分子的吸收，从而提高器件的灵敏度。此外，为了
维直径小于 TPU 纳米纤维直径，TPU 纳米纤维直径 验证纳米纤维膜的稳定性，将 NiI 2 /TPU 纳米纤维膜
为 400~500 nm，NiI 2 /TPU 纳米纤维直径为 150~ 放置在大气环境中（相对湿度约 60%）1 周，由图
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200 nm。这是由于添加 NiI 2 后，Ni 和 I 可以增加 2c 可以看出，纳米纤维上未析出 NiI 2 颗粒，表明
纺丝液中的离子浓度，从而使溶液电导率增加，溶 NiI 2 /TPU 纳米纤维膜具有较好的稳定性。
液射流在电场中的不稳定性增加，会导致纤维尺寸

a—TPU 纳米纤维膜；b—NiI 2/TPU 纳米纤维膜；c—NiI 2/TPU 纳米纤维膜在相对湿度约 60%放置 1 周
图 2 纳米纤维膜的 SEM 图
Fig. 2 SEM images of nanofibrous membranes

此外，NiI 2 在膜上的均匀分布是纤维膜能均匀 行了 X 射线能谱表征，如图 3 所示。C、O、N 元素
湿敏变色的基础，也对湿度检测的灵敏度、响应回 为 TPU 母粒的化学元素组成，而 Ni 和 I 元素在 EDS
复时间等性能有着重要的影响。为表征 NiI 2 颗粒在 图谱中均匀分布在纳米纤维上，这表明 NiI 2 /TPU 纳
纳米纤维中的分布情况，对 NiI 2 /TPU 纳米纤维膜进 米纤维膜中 NiI 2 均匀分散在纳米纤维上。

图 3 NiI 2 /TPU 纳米纤维膜的 EDS 谱图
Fig. 3 EDS spectra of NiI 2 /TPU nanofibrous membrane

将纳米纤维膜沿相同方向剪成长 5 cm、宽 1 cm 具有较好的力学性能。NiI 2 的加入使得纺丝液离子
的细长条，对纳米纤维膜进行力学性能测试，结果 浓度增加，形成的蛛网结构具有更大的孔隙，提高
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如图 4 所示。TPU 纳米纤维膜的断裂伸长率为 了其断裂伸长率。此外，Ni 和 I 之间的相互吸引也
152%，拉伸强度为 21.47 MPa，NiI 2 /TPU 纳米纤维 使膜的拉伸强度增加。
膜的断裂伸长率为 193%，拉伸强度为 23.33 MPa，