拟用于可穿戴气敏传感器的二氧化钛/纳米纤维素复合膜制备及表征

使用纤维素酶和木聚糖酶(酶活比9:1)组成总酶活为10U/mL的复合酶液,以桉木浆为原料在50℃水解12h,获得平均长度约625nm、平均直径50nm的棒状纳米晶纤维素(NCC)。以所制备的NCC为原料,采用真空抽滤法获得了透明柔性NCC膜,其弹性模量为8178MPa,抗张强度为33MPa,透光度为90.86%,裂断应变为99%,表明NCC膜具有良好的力学性能和透光性,可用作柔性器件的基底材料。然后,进一步在NCC中加入气敏材料纳米二氧化钛(TiO2)胶体,采用真空抽滤法获得了TiO2/NCC复合膜。研究结果表明,添加少量TiO2(1%、2%、4%)的TiO2/NCC复合膜依然具有良好的透光度(90%以上)与物理性能(弹性模量4906MPa、抗张强度37MPa、裂断应变45%)。在室温下,TiO2/NCC复合膜对氨气具有气敏响应,以及良好的选择性和稳定性。这些研究结果为制备高性能的TiO2/NCC可穿戴气敏传感器的进一步研究奠定了良好基础。