CN109781596A - 一种微型可控温的自动加热除湿插片制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微型可控温的自动加热除湿插片制备方法，步骤1：在不锈钢或者陶瓷衬底上蚀刻出纳米级有序小孔阵列；步骤2：将导电墨水以喷涂的方式在衬底上涂覆湿膜，然后经干燥处理后在衬底表面以及小孔内侧面形成连续的导电层；步骤3：制作连接导电层的金属电极；步骤4：在衬底背面边缘处贴片式安装微型温度探测器，微型温度探测器连接控制器。本插片放置于检测仪器的进气口前方，衬底上的小孔的作用是通入气体用，当插片通电后，被检测的气体首先通过小孔进行加热除湿后，才能进入检测仪器中。当温度超过预设温度后，控制器自动关闭加热系统，当温度低于预设温度时，控制器自动开启加热系统，给导电层供电。

Description

一种微型可控温的自动加热除湿插片制备方法

技术领域

本发明涉及空气检测技术领域，具体而言，涉及微型可控温的自动加热除湿插片。

背景技术

随着人们对高质量生活的追求，大气环境污染的关注度越来越高。特别地，近几年各城市雾霾天的加剧，PM2.5和PM10数据成为人们日常生活中非常热聊的话题。目前市场上，关于大气颗粒物浓度的检测方法有很多，比较常见的有β计量器法、微量天平法和光散射法。然而上述方法实时测量时，数据常常会受到大气湿度的影响。当大气的相对湿度较高时，利用相应检测仪器所测得的大气颗粒物浓度相较于实际值都便高。

目前，用于空气质量检测仪的除湿装置有很多。市场上，采用较多的是电加热除湿装置，如实用新型专利CN206002417U、实用新型专利CN205643086U、发明专利CN105699608A、实用新型专利CN206420734U、发明专利104089861A、实用新型专利CN206095761U，这些装置的优点是加热速度快，除湿效果好。虽能够快速达到检测仪的湿度标准，但是构造复杂，体积庞大，成本昂贵，功耗较大。而专利CN103759998A利用除湿管内壁渗透膜吸附的方法来对采集空气除湿，该方法虽能有效避免加热除湿过程对大气气溶胶粒子造成的损伤，但此物理吸附难以快速彻底的达到测量湿度要求。而关于结构简单，功耗小，除湿效率高的微型可控温的自动加热除湿插片在大气空气质量检测方面的应用尚无报道，也无专利保护。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种微型可控温的自动加热除湿插片制备方法，制备一种插片以解决目前加热仪器用于大气环境空气质量检测除湿不充分，且功耗大、装置构造复杂的问题。

技术方案：一种微型可控温的自动加热除湿插片制备方法，包括如下步骤：

步骤1：取厚度在10mm～30mm范围内的不锈钢或者陶瓷衬底，用激光蚀刻出尺寸分布在200nm～500nm且大小一致的纳米级有序小孔阵列；

步骤2：将导电墨水以喷涂的方式在衬底上涂覆厚度为20μm～50μm的湿膜，然后经干燥处理后在衬底表面以及小孔内侧面形成连续的导电层；

步骤3：利用掩膜板在有序小孔阵列相对的一组侧边处制作连接所述导电层的金属电极；

步骤4：在衬底背面边缘处贴片式安装微型温度探测器，所述微型温度探测器连接控制器。

进一步的，所述步骤2包括如下具体步骤：

步骤21：用支架固定好喷涂仪的枪头位置，喷涂时保证枪头位置始终不变，枪头与水平面垂直；

步骤22：水平固定第一平面玻璃，在所述第一平面玻璃上表面放置第二平面玻璃，并可相对第一平面玻璃平滑滑动；

步骤23：将衬底水平固定在所述第二平面玻璃的上表面；

步骤24：用纯溶剂定标，使得枪头初始位置对准所述衬底的中心点；

步骤25：喷涂时通过移动所述第二平面玻璃来调整喷涂点的位置，根据衬底尺寸设计喷涂路线，喷涂路线为顺时针或逆时针，各喷涂点之间等间距，每个喷涂点喷涂导电墨水次数相同，完成导电墨水在衬底表面均匀覆盖。

进一步的，所述导电墨水为PEDOT:PSS或银纳米线墨水。

有益效果：(1)插片可以作为独立的前置装置，放置于检测仪器的前端，体积小，方便易携带；(2)多孔薄片结构，可使通过的环境空气加热更充分和均匀，检测数据更准确；(3)由微型温度探测器和控制器构成的控温系统可以保证进入空气质量检测仪的空气温度保持在安全的范围内，提高空气质量检测仪准确性的同时，又可以保证其工作寿命。

附图说明

图1插片正面结构示意图；

图2插片正面结构示意图；

图3是实施例中喷涂轨迹示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

一种微型可控温的自动加热除湿插片，包括如下步骤：

步骤1：取尺寸为3cm*3cm，厚度在10mm～30mm的不锈钢衬底1，用激光蚀刻出大小一致的纳米级有序小孔阵列2，小孔的直径尺寸范围为200nm～500nm。

步骤2：将导电墨水以喷涂的方式在衬底上涂覆厚度为20μm～50μm的湿膜，然后经干燥处理后在衬底表面以及小孔内侧面形成连续的导电层。其中，步骤2具体包括如下步骤：

步骤21：用支架固定好喷涂仪的枪头位置，喷涂时保证枪头位置始终不变，枪头与水平面垂直。

步骤22：水平固定第一平面玻璃，在第一平面玻璃上表面放置第二平面玻璃，并可相对第一平面玻璃平滑滑动。其中，第一平面玻璃尺寸为20cm*20cm，底面用3M胶带固定在水平桌面上；第二平面玻璃尺寸为9cm*9cm，保持两块平面玻璃板之间干净，移动时平缓无阻碍。

步骤23：将衬底水平固定在第二平面玻璃的上表面，调整支架使得喷枪头到衬底的垂直距离为23cm。

步骤24：用乙醇定标，使得枪头初始位置对准衬底的中心点。

步骤25：喷涂时通过移动第二平面玻璃来调整喷涂点的位置，根据衬底尺寸设计喷涂路线，喷涂路线为顺时针或逆时针。喷涂过程中，喷涂压强始终在0.2Kpa不变，各喷涂点之间等间距，每个喷涂点喷涂导电墨水次数相同，完成导电墨水在衬底表面均匀覆盖。本实施例中，每次往枪头中注入0.5ml的银纳米线墨水，首先在衬底中央进行喷涂第一个点，然后通过手动移动第二平面玻璃，使得第二个喷涂点位于第一个点的右侧0.5cm处，然后按逆时针方向轨迹进行喷涂，相邻点之间间距为0.5cm，整个轨迹为正方形，每条边上均有5个喷涂点，如图3所示，每个喷涂点均喷三次。根据衬底的尺寸大小，为了使得银纳米线墨水均匀全面的覆盖衬底，喷涂轨迹可能为由外向内或由内向外的多圈喷涂。

通过本步骤制可以在保证导电层导电均匀性的前提下，降低整体功耗。

步骤3：利用掩膜板在有序小孔阵列相对的一组侧边处制作连接导电层的金属电极3，该金属电极采用导电银胶制备，宽度为2mm，如图1所示。

步骤4：如图2所示，在衬底背面边缘处贴片式安装微型温度探测器4，微型温度探测器连接控制器。

本插片放置于检测仪器的进气口前方，插片下方有一个底座，而底座安装在检测仪器上。衬底上的小孔的作用是通入气体用，当插片通电后，被检测的气体首先通过小孔进行加热除湿后，才能进入检测仪器中。当温度超过预设温度后，控制器自动关闭加热系统，当温度低于预设温度时，控制器自动开启加热系统，给导电层供电。

本实施例中，还可以将不锈钢衬底换成陶瓷衬底，导电墨水还可以是PEDOT:PSS。当导电墨水采用银纳米线墨水时，喷涂好后需在烘箱中80摄氏度干燥10分钟。当导电墨水是PEDOT:PSS，需在烘箱中120摄氏度干燥15分钟。

测试结果：在环境湿度为70％的情况下，通过本方法制备的插片于60s内能够将通过检测仪的湿度降至50％以下，加热除湿效果比市场上所售的商品要好很多，检测仪所测得的PM2.5和PM10数据与当天的真实值相吻合。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种微型可控温的自动加热除湿插片制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：取厚度在10mm～30mm范围内的不锈钢或者陶瓷衬底，用激光蚀刻出尺寸分布在200nm～500nm且大小一致的纳米级有序小孔阵列；

步骤2：将导电墨水以喷涂的方式在衬底上涂覆厚度为20μm～50μm的湿膜，然后经干燥处理后在衬底表面以及小孔内侧面形成连续的导电层；

步骤3：利用掩膜板在有序小孔阵列相对的一组侧边处制作连接所述导电层的金属电极；

步骤4：在衬底背面边缘处贴片式安装微型温度探测器，所述微型温度探测器连接控制器。

2.根据权利要求1所述的一种微型可控温的自动加热除湿插片制备方法，其特征在于，所述步骤2包括如下具体步骤：

步骤21：用支架固定好喷涂仪的枪头位置，喷涂时保证枪头位置始终不变，枪头与水平面垂直；

步骤22：水平固定第一平面玻璃，在所述第一平面玻璃上表面放置第二平面玻璃，并可相对第一平面玻璃平滑滑动；

步骤23：将衬底水平固定在所述第二平面玻璃的上表面；

步骤24：用纯溶剂定标，使得枪头初始位置对准所述衬底的中心点；

步骤25：喷涂时通过移动所述第二平面玻璃来调整喷涂点的位置，根据衬底尺寸设计喷涂路线，喷涂路线为顺时针或逆时针，各喷涂点之间等间距，每个喷涂点喷涂导电墨水次数相同，完成导电墨水在衬底表面均匀覆盖。

3.根据权利要求1或2所述的一种微型可控温的自动加热除湿插片制备方法，其特征在于，所述导电墨水为PEDOT:PSS或银纳米线墨水。