湿度调节装置和基于无源技术的湿度调节系统的制作方法

本实用新型涉及湿度调节，特别涉及湿度调节装置和基于无源技术的湿度调节系统。

背景技术：

空气湿度的调控对器件贮存、生物培养、公共安全等方面具有重要意义。

传统的湿度调控方法包括：

1.被动式，多采用在空间中放入具有较强吸湿能力的干燥剂等，不具有自适应调控功能，且只有有限的寿命范围，需要定期保养更换。

2.主动式，通常包含湿度传感器、控制器以及作动器，从而实现对湿度的主动调控，目前多采用此类主动调控方式进行湿度调控。传统的主动调控技术主要有以下不足：

首先，传感器件和作动功能器件是分离的，即想要实现自适应感知和调控功能需要两个或多个模块共同执行，结构复杂。

还有，多个模块之间的感知和作动都需要有源的反馈调节，需要消耗并依赖电能，对于无能源供给或人工很难更换电池的某些特殊恶劣环境则无法正常持续工作。

再有，此类调控方式多采用灌注纯净氮气的方式进行降湿，需要使用气瓶并消耗干燥气源。

技术实现要素：

为解决上述现有技术方案中的不足，本实用新型提供了一种节能、结构简单、寿命长的湿度调节装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种湿度调节装置，所述湿度调节装置包括：

主动层，所述主动层采用具有吸湿和解湿能力的材料；

被动层，所述被动层设置在所述主动层的一侧；所述主动层的吸湿膨胀系数超过被动层的吸湿膨胀系数。

本实用新型的目的还在于提供了应用了上述湿度调节装置的基于无源技术的湿度调节系统，实现了节能、结构简单和寿命长的实用新型目的，该实用新型目的是通过以下技术方案得以实现的：

基于无源技术的湿度调节系统，所述湿度调节系统包括容器；所述湿度调节系统还包括：

多个开口，所述开口设置在所述容器上；

调节装置，所述调节装置为上述的湿度调节装置；所述湿度调节装置设置在所述开口的外侧，覆盖所述开口，所述主动层临着所述开口，所述被动层背对所述开口；所述湿度调节装置的一端与容器连接；

配重，所述配重设置在所述主动层的一侧。

与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果为：

1.无源节能；

湿度调节完全基于材料与结构的湿度敏感性，不需要额外的电源供给，也无需使用气体，完全实现无源和节能；

2.结构简单，成本较低；

湿度调节装置集传感器、控制器和作动器于一体，具有自感知和调控功能，结构简单，制造方便快捷，且可长期使用，成本较低；

3.使用寿命长；

无需人员进行频繁保养和更换，维护方便，更换自适应湿度调节装置只需将其撕扯下，并粘贴上新的即可，维护成本较低。

附图说明

参照附图，本实用新型的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本实用新型的技术方案，而并非意在对本实用新型的保护范围构成限制。图中：

图1是根据本实用新型实施例的基于无源技术的湿度调节系统的结构简图；

图2是根据本实用新型实施例的基于无源技术的湿度调节系统的另一结构简图。

具体实施方式

图1-2和以下说明描述了本实用新型的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本实用新型。为了教导本实用新型技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本实用新型的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本实用新型的多个变型。由此，本实用新型并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

实施例1：

图1-2示意性地给出了本实用新型实施例1的基于无源技术的湿度调节系统的结构简图，如图1-2所示，所述基于无源技术的湿度调节系统包括：

容器11，所述容器具有多个出口；

湿度调节装置，所述湿度调节装置包括：

主动层21，所述主动层采用具有吸湿和解湿能力的材料，如pss、pedot、聚吡咯、环氧树脂、琼脂糖和纤维素纸中的至少一种；

被动层22，所述被动层设置在所述主动层的一侧；所述主动层的吸湿膨胀系数超过被动层的吸湿膨胀系数，如被动层采用的材料是pdms或pvdf；

所述湿度调节装置设置在所述开口的外侧，覆盖所述开口，所述主动层临着所述开口，所述被动层背对所述开口；所述湿度调节装置的一端与容器连接，使得容器内的相对湿度超过目标相对湿度时，主动层朝着开口的外侧弯曲，使得容器内外通过开口连通；

配重31，所述配重设置在所述主动层的一侧，如主动层的临着出口的一侧，或被动层的背对主动层的一侧，使得当主动层的弯曲超过阈值时，克服配重的重量而打开开口，弯曲不大于阈值时，主动层和被动层在配重重量下封闭所述开口。

为了更好地控制容器内的相对湿度，进一步地，m∈[0.001，10]，n∈[0.01，1000]，α的大小值处于0.0001和0.1之间。

为了起到配重的作用，进一步地，所述配重设置在被动层的背对主动层一侧，远离湿度调节装置的固定端。

本实施例的湿度调节系统的工作方式：

若容器内的相对湿度不大于目标相对湿度时，在配重作用下，所述湿度调节装置封闭所述开口；

若容器内的相对湿度大于目标相对湿度时，主动层通过吸湿膨胀作用产生的弯矩将超过配重产生的力矩，所述湿度调节装置朝着开口的外侧弯曲，开口呈打开状态，容器内外连通，容器内部湿度逐渐下降；当容器内的相对湿度下降到目标相对湿度时，主动层的弯矩不超过配重产生的力矩，湿度调节装置封闭开口，容器内的相对湿度等于目标相对湿度从而实现了容器内相对湿度的实时调整。

实施例2：

根据实用新型实施例1的基于无源技术的湿度调节系统的应用例。

在本应用例中，如图1-2所示，被动层22采用pdms薄膜材料，主动层21采用pedot：pss薄膜材料，具有较好的吸湿和解湿能力，主动层21的长度和宽度均分别超过开口的长度和宽度；配重31为不锈钢薄片，粘贴于被动层的背对主动层的一侧边缘，在远离固定端的一端，主动层21、被动层22和配重31上下齐平；

主动层和被动层的获得方式为：当目标相对湿度时，pdms薄膜通过旋涂机制作，在此基础上经等离子体表面处理后再旋涂pedot：pss薄膜，经等离子体表面处理后在170℃的烤箱中进行60分钟的热烘干处理，最后通过直写激光器切割出矩形层合结构单元，也即湿度调节装置。pdms和pedot：pss薄膜的杨氏模量分别为ep＝2.28mpa，ea＝1gpa，厚度分别为hp＝200μm，ha＝20μm；开口为正方形，即l＝w＝4cm；pedot：pss薄膜材料的吸湿膨胀系数α＝4×10-4(1％rh^-1)。此时，m＝0.1，n＝428.6，则所需配重质量m＝211mg。

本实施例的湿度调节系统的工作方式为：

当容器内相对湿度不高于目标相对湿度时，调节装置在配重的作用下保持封闭开口；

当容器内相对湿度高于目标相对湿度时，主动层通过吸湿膨胀作用产生的弯矩将超过配重产生的力矩，导致调节装置整体向外弯曲，开口呈打开状态；开口的打开角度与容器内的相对湿度呈正相关，即容器内湿度越大，则开口打开的程度越大；此时容器内水蒸气向外界环境进行充分扩散，扩散程度随着开口打开程度的增大而明显加剧，因此内部湿度逐渐下降；

随着容器内湿度的逐渐下降，主动层内的水分又通过解湿收缩作用减小弯矩，当内部湿度降至目标相对湿度时，调节装置的整体输出弯矩不足以支撑配重而使其又恢复平直，封闭开口。

根据本实施例的湿度调节系统达到的益处在于：湿度调节系统及工作中无源，无需气体，结构简单，低成本。

上述实施例仅是示例性地给出了主动层采用pss以及被动层采用pdms，当然还可以其它材料，如主动层采用聚吡咯、环氧树脂、琼脂糖或纤维素纸，被动层采用pvdf。