佘勇[1]2003年在《聚电解质电阻型湿敏材料及薄膜湿度传感器》文中指出本文采用自由基共聚的方法，制备了4-乙烯吡啶(4-vinylpyddine,4VP)和疏水性单体甲基丙烯酸丁酯(nbutyl methacrylate,nBuMA)的共I聚物(4VP-co-nBuMA)，及溴代正丁烷季胺化甲基丙烯酸二甲氨基乙酯与活性硅氧烷单体共聚物(MEBA-co-Si)，并采用红外光谱(IR)、元素分析等分析手段对合成的共聚物进行了表征。 以季胺化4VP-co-nBuMA为湿敏材料，制备了电阻型湿敏元件，研究了共聚物组成、季胺化时间、电极结构、制备工艺(浸涂时间、湿敏液浓度等)对湿敏元件响应的影响。发现：疏水性单元的引入，提高了湿敏元件的响应线性度和灵敏度；季胺化时间的延长，使聚合物季胺化程度提高，湿敏元件阻抗减小；电极叉指间距增大，阻抗增大。 以溴代正辛烷季胺化4VP-co-nBuMA为湿敏材料，制备湿敏元件，其具有响应线性度好、灵敏度高、响应快、高湿稳定性好等优点。以溴代正辛烷季胺化4VP-co-nBuMA(2／1)共聚物制得的湿敏元件在33％RH～97％RH内阻抗随湿度呈对数线性变化达4个数量级(10~7-10~3Ω)，湿滞小(＜2％RH)，灵敏度高，响应快(响应时间小于7秒)，高湿稳定性好：在高温(38℃)、高湿(87％RH～93％RH)环境下、通电(1KHz，200mV)72小时，元件响应变化较小。 采用1，4-二溴丁烷交联季胺化4VP-co-nBuMA共聚物，制备了交联型电阻湿敏元件。元件具有响应线性度好，灵敏度高，湿滞小、高温高湿稳定性好、耐无水乙醇有机溶剂性能好等优点。其中，交联季胺化17小时配料比为1／1共聚物湿敏元件，在33％RH～95％RH湿度范围内，阻抗变化达3个数量级(10~7-10~4Ω)，响应灵敏度高，几乎无湿滞。 以MEBA-co-Si共聚物为湿敏材料，制备了电阻型湿敏元件。其具有响应线性度好、灵敏度高、响应快等优点。通过与纳米ZnO无水乙醇胶体溶液共混，制备了有机无机纳米复合湿敏材料，并采用透射电镜(TEM)对复合湿敏膜进行了表征。复合后湿敏元件阻抗减小，响应线性度好，湿滞小(＜2％RH)，响应快，耐水性好：浸水(30min)前后响应几乎不变。 用静电吸引自组装法制备了聚苯乙烯磺酸钠(NaPSS)／聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)、NaPSS／溴代正丁烷季胺化聚4-乙烯吡啶(nBuBrP4VP)、聚苯乙浙江大学硕士学位论文 摘要烯磷酸钠则aPSS们化锌面OX聚丙烯酸钠p句／ZnO四个体系的自组装纳米复合湿敏膜及湿敏元件。采用紫外一可见光谱wV－VIS）、接触角测试、原子力显微镜（MM）等分析技术对纳米复合湿敏膜进行了表征，发现四个纳米自组装复合膜体系都是层层交替结构，ZnO纳米粒子均匀分散于有机／无机自组装膜中。 测试了不同体系湿敏膜的感湿特性，探讨了电极结构、感湿液浓度、离子强度／除闩电翻动复合膜层数、最外层材料、最内层材料等因素对湿敏元件响应特性的影响。发现：NaPSSrpDDA体系具有阻抗低、响应线性度好、湿滞小、响应快、灵敏度高等优点，其中双层数为25的湿敏元件在20％RH95％RH湿度范围内具有良好的线性响应，阻抗变化近4个数量级＊’l’Q卜灵敏度高。另外，发现将ZnO引入自组装体系可以加快湿敏元件的响应。 采用复阻抗谱分析法，利用Nyquist曲线和Bode模图初步探讨了交联4VPCO－nBOMA共聚物湿敏元件和自组装湿敏元件的感湿行为。
李朋[2]2010年在《聚电解质湿敏材料及其湿度传感器》文中研究表明本论文设计合成了含硅聚电解质、超支化聚羧酸盐及其与纳米氧化锌复合物、超支化聚季胺盐等叁种湿敏材料,采用~1H-NMR、FT-IR、TGA、SEM、TEM、AFM等方法表征其组成和形貌结构。分别通过静电纺丝法、溶液浸涂法和静电喷涂法制备了薄膜电阻型和声表面波(SAW)型湿敏元件,并研究了其在室温下的湿敏响应特性,以及对于溶剂中水分的电响应特性。采用静电纺丝法,制备了具有交联结构的含硅聚电解质及其与聚苯胺和聚吡咯等复合纳米纤维电阻型湿敏元件,测试了其响应灵敏度、响应时间、湿滞等湿敏响应行为。研究了电极修饰、成膜方法、复合等对于元件湿敏响应特性的影响。制备的含硅聚电解质与聚苯胺复合纳米纤维湿敏元件在22-97%RH较宽的湿度范围内,阻抗从10~7Ω变化为10~4Ω,体现了较高的响应灵敏度,在半对数坐标下良好的响应线性度(R~2=0.979),以及快速响应(吸湿7s,脱湿19s)和很小的湿滞(1.6%RH)。采用静电喷涂方法,在单端延迟线型声表面波器件表面沉积含硅聚电解质敏感膜,制备了SAW型湿敏元件。研究了喷涂液浓度,喷涂时间等对于SAW元件的湿敏响应特性影响。制备的湿敏元件在11-97%RH的湿度范围内,具有快速(吸湿、脱湿时间均小于10s)、灵敏度较高(400Hz/%RH)、且响应重复性和高湿环境下稳定性较好等优点。以超支化结构聚酯为核,制备了含有不同碱金属离子(Li~+,Na~+,K~+)的阴离子型超支化聚羧酸盐湿敏材料(HBPC),并与氧化锌纳米棒以及纳米粒子复合,制备了有机/无机纳米复合湿敏材料。AFM测试显示纳米氧化锌在复合材料中分散良好。采用浸涂法制备了超支化聚羧酸盐及其与纳米氧化锌复合电阻型湿敏元件,研究其湿敏响应特性。发现碱金属离子类型对元件的湿敏性能影响很大;而与纳米氧化锌复合,减小了元件的湿滞,加快了响应,提高了湿敏响应特性。以超支化结构聚酯H20为核,制备了阳离子型超支化聚季铵盐湿敏材料,采用浸涂法制备了电阻型湿敏元件。对比了其与典型的线型聚电解质湿敏材料(PDMAEM-BB)以及聚合物/金属盐复合湿敏材料(PEO/LIClO_4)的湿敏响应特性。发现超支化聚季胺盐湿敏材料在低湿下阻抗较低,具有很宽的湿度检测范围(5-96%RH),而且湿滞很小(1.1%RH),响应速度很快(吸湿8s,脱湿9s),响应灵敏度高,具有最佳的湿敏响应特性。这可能与其超支化结构相关。以具有交联结构的含硅聚电解质为敏感材料,采用浸涂法制备了电阻型敏感元件,研究了其在不同极性的有机溶剂中对不同含量水分的响应灵敏度、响应时间、检测限等响应特性,初步探讨了其在检测有机溶剂中水分含量方面的应用。
姚宗武[3]2006年在《有机季铵盐型高分子湿敏材料及其湿度传感器》文中研究表明本文采用自由共聚的方法,分别制备了甲基丙烯酸二甲氨基乙酯溴代正丁烷季铵盐(MEBA)与活性硅氧烷单体—γ-甲基丙烯酰氧丙基叁甲氧基硅烷(KH570)的二元共聚物(MEBA-co-KH570)以及MEBA、KH570与甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEM)的叁元共聚物(MEBA-co-DMAEM-co-KH570)。 分别以MEBA-co-KH570共聚物以及用二溴丁烷(DBB)同时交联和季铵化MEBA-co-DMAEM-co-KH570叁元共聚物为湿敏材料,制备了高分子电阻型湿敏元件。探讨了共聚组成比例、制备工艺、电极结构、保护膜、第叁组分等因素对元件的湿敏响应特性及其耐水性能的影响。 实验表明,以MEBA-co-KH570共聚物为湿敏材料,当单体配料比为MEBA/KH570=4/1时,制备的湿敏元件具有最佳的湿敏响应特性,响应线性度好,灵敏度高,响应快,湿滞小,且耐水性好,同时研究了不同保护膜层对提高湿敏元件的耐水性能的影响。并将MEBA-co-KH570共聚物与纳米碳管(CNTs)复合,制备了复合型湿敏材料,讨论其湿敏特性。复合后改善了湿敏元件在低湿下的阻抗,很好的修正了响应曲线的线性度。 以1,4-二溴丁烷(DBB)同时交联和季铵化MEBA-co-DMAEM-co-KH570叁元共聚物为湿敏材料,制备的具有互穿结构的高分子电阻型薄膜湿敏元件。当单体配料比为TDMAEM(MEBA+MAEM)/KH570=2/1,MEBA/DMAEM=2/1时,制各的湿敏元件具有响应线性度好,灵敏度高,响应快(4s),湿滞小(≤1%RH),高温高湿稳定性好等优点。其在11%—94%RH湿度范围内,阻抗变化才3个数量级(4-638 kΩ),非常适合于实际应用的需要。
邓超[4]2012年在《基于高分子纳米复合物的湿度传感器及其湿敏性能研究》文中指出本论文设计制备了线性聚电解质与石墨烯(GN)复合物、含硅聚电解质(PAPTS)与石墨烯复合物、交联季铵化聚4-乙烯基吡啶(QCP4VP)与聚吡咯(PIL-PPy)复合物、聚苯胺与聚乙烯醇复合物等系列湿敏材料,采用1HNMR, FT-IR, SEM, TEM等方法表征其组成和形貌结构。制备了电阻型和声表面波-阻抗串联型湿敏元件,研究了其在室温下的湿敏响应特性,尤其是对低湿环境响应。探讨其湿敏响应机理。采用溶液共混和原位还原法制备了聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDDA)/GN和聚苯乙烯磺酸钠(PSSNa)/GN复合湿敏材料；采用溶液共混和热处理使交联和原位还原同时进行的方法制备了PAPTS/GN复合湿敏材料。通过浸涂法制备电阻型湿敏元件。发现石墨烯的引入有效地降低了元件在低湿下的阻抗,使其在低湿范围内(0.2%-30%RH)表现出高灵敏度、快速线性响应。复阻抗谱分析发现石墨烯的引入使得复合材料的电阻和电容性质都发生了显着变化,改善了低湿响应。采用溶液共混法制备了QCP4VP/PIL-PPy复合湿敏材料,通过浸涂法制备电阻型湿敏元件。发现PIL-PPy的引入使复合元件响应线性度和灵敏度提高,湿滞明显减少。其在10%-97%RH的范围内阻抗变化四个数量级,体现出高灵敏度,快速响应。采用溶液共混制备了聚苯胺和聚乙烯醇复合湿敏材料,通过浸涂法制备声表面波-阻抗型湿敏元件。研究了聚苯胺浓度对湿敏元件响应特性的影响。发现元件在低湿下具有很高响应灵敏度,达2.2kHz%RH,且响应迅速,重复性好。
黄林[5]2009年在《几种改性聚电解质湿敏材料的制备及性能研究》文中研究说明近年来,湿度的测量和监控已经在工农业生产、环境监控和保护、气象、粮食储藏、科学研究等方面有着广泛的应用,对湿敏元件所用材料的研究也日益增多,在诸多湿敏材料中,高分子聚电解质材料因其具有容易制备、价格低、响应迅速、灵敏度高等优点而备受关注,但也具有湿滞较大、高湿下稳定性差、长期稳定性不好等缺点。为了解决这些缺点,聚电解质材料通常采用共聚、接枝、交联、有机/无机复合、IPN等方法进行修饰改性。本文采用自由基共聚的方法,制备了溴代正丁烷季胺化甲基丙烯酸二甲氨基乙酯与γ-甲基丙烯酰氧丙基叁甲氧基硅烷(KH570)的共聚物(MEBA-co-KH570),及甲基丙烯酸二乙氨基乙酯与疏水性单体甲基丙烯酸丁酯(n-butyl methacrylate, BMA)的共聚物(DEAEMA-co-BMA);并用模板法制备了基于TiO_2有序多孔膜和聚苯乙烯磺酸钠的湿敏元件。以共聚物MEBA-co-KH570为湿敏材料,制备了电阻型湿敏元件,研究其湿敏性能及季胺化时间、聚合物浓度对湿敏性能的影响。并通过掺杂LiCl、CaCl2、FeCl3叁种无机盐对聚合物湿敏材料进行修饰改性,研究了掺杂不同无机盐、掺杂无机盐浓度对元件湿敏性能的影响,并利用复阻抗谱研究了掺杂无机盐与对湿敏性能的影响。实验结果表明:聚合物浓度为10mg/ml时,元件显示出很好的灵敏度和线性度;湿敏元件的阻抗随季胺化时间的延长、聚合物浓度的增加而减小;掺杂LiCl和CaCl2可使元件阻抗变小,掺杂FeCl3却使元件阻抗增大;LiCl的最佳掺杂浓度为10-5mol/ml。采用1,4-二溴丁烷交联季胺化DEAEMA-co-BMA共聚物,制备了交联季胺化湿敏元件,主要讨论了交联季胺化时间、有机溶剂等对元件性能的影响,对不同有机蒸汽环境中元件的表面形貌、响应时间和长期稳定性也做了测定和研究。结果表明元件具有响应线性好、灵敏度高、稳定性好、耐丙酮有机溶剂等优点。用模板法制备了基于TiO_2有序多孔膜和聚苯乙烯磺酸钠的湿敏元件,用SEM对其进行了表面形貌分析,研究其湿敏性能,发现与本征NaPSS湿敏材料相比,NaPSS/ TiO_2复合湿敏材料的元件具有更高的灵敏度,更快的响应和更小湿滞。
陈友汜[6]2007年在《高分子及其复合湿敏、气敏材料的设计、制备和敏感特性》文中研究表明本论文设计制备了四种类型共七种高分子及复合高分子湿敏材料:基于聚4-乙烯基吡啶/聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(P4VP/PGMA)互穿网络聚合物(IPN);基于聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯/聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PDMAEM/PGMA)互穿网络聚合物及其分别与聚苯胺(PANI-CSA)或聚吡咯(PPy)的复合物;聚苯乙烯磺酸钠(NaPSS)以及聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDDA)聚电解质材料与多壁碳纳米管复合物,和羧基改性超支化聚合物H20。通过浸涂法在金叉指电极表面涂膜,再经过加热处理,同时进行季铵化、交联反应,方便地制备互穿聚合物网络湿敏元件及其它湿敏元件。另外,采用气相聚合、溶液原位生长、静电纺丝叁种方法直接制得了聚吡咯、聚吡咯/多壁碳纳米管复合物以及聚吡咯复合物纳米纤维气敏材料及气体敏感元件。使用FT-IR、UV-vis、XRD、TGA、TEM、SEM、AFM和拉曼光谱等手段表征了材料组成和形貌。研究了湿敏元件的湿敏特性以及气敏元件对氨气、甲醇等有机气体的气敏特性。讨论了敏感层的组成、结构及其微观形貌,制备工艺条件等因素对敏感元件响应性能的影响。探讨了敏感材料的湿敏或气敏机理。研究了制备互穿聚合物的浸涂液总浓度、浸涂液中互穿聚合物组成比例、交联剂浓度、制备工艺(电极结构、浸涂液陈化时间、季铵化温度及时间、敏感层的厚度、保护膜)以及测试环境(测试温度、频率)等,对基于P4VP/PGMA互穿聚合物网络(IPN)湿敏元件感湿特性的影响。与基于单一亲水、疏水网络或半互穿网络的元件相比,制得的电阻型湿敏元件,不仅在95～25%RH范围,阻抗变化范围10~3～10~6Ω,具有响应快(吸湿3 s、脱湿时间21 s),灵敏度高(10~3),湿滞小(～1%RH)以及线性度好(R~2=0.996)等优异的湿敏响应特性,而且还具备良好的耐高温高湿、耐水、耐溶剂特性。通过交流复阻抗谱分析,研究其湿敏特性并建立等效模型,其湿敏行为与典型聚电解质湿敏材料相一致,导电机理主要为离子导电,而亲疏水组分的比例是决定元件表现为电阻型响应或电容型响应的关键。研究了互穿聚合物的组成、制备工艺,对基于PDMAEM/PGMA IPN湿敏元件的感湿特性的影响,发现该元件在98～18%RH湿度范围内,阻抗变化范围10~3～10~7Ω,同样具有响应快(吸湿4 s、脱湿20 s),灵敏度高(～10~4),湿滞小(～2%RH)等优良的湿敏响应特性,同时还发现该元件具有良好的耐水性(20 min)。同时,以该湿敏膜为基,采用聚吡咯的气相聚合法,或涂覆可溶聚苯胺,制得了复合湿敏元件。发现复合元件不仅基本保留了IPN湿敏元件原有的湿敏特性,而且低湿条件下的阻抗明显降低,有利于较低湿度环境(15～30%RH)的检测。研究了多壁碳纳米管的引入对聚苯乙烯磺酸钠、聚二甲基二烯丙基氯化铵湿敏响应特性的影响,讨论了复合物组成对其湿敏特性及其湿敏机理的影响。元件在98～20%RH范围的阻抗随湿度降低线性减少,为较低湿度的测量提供了基础。该类复合湿敏元件的感湿行为主要受离子导电与本征电子导电两种机理所控制。初步探讨了通过端基改性制备基于超支化聚酯H20的湿敏材料,及其湿敏元件的感湿特性。发现羧基改性超支化H20湿敏材料随末端基的性质和数量的不同,其表现出不同的湿敏特性。研究了氧化剂、掺杂剂种类和浓度以及多壁碳纳米管的引入,对气相聚合制备的聚吡咯及其纳米复合物氨气响应特性的影响。发现多壁碳纳米管的引入可提高纳米复合物对氨气的响应灵敏度,其对50 ppm氨气的灵敏度高达10%,同时在很高的氨气浓度下(12500 ppm)响应也可回复,显示良好的应用前景。研究了制备工艺条件对溶液原位生长制备的聚吡咯元件的氨气敏感特性的影响,制得的元件对低浓度的氨气(32～550 ppm)也表现出良好的可逆线性响应。初步研究了静电纺丝制得的聚吡咯复合物纤维元件的氨气敏感特性,其与薄膜元件相比具有更高响应灵敏度、更好的回复性。讨论了聚吡咯及其复合物的气体敏感机理,发现氧化剂、掺杂剂种类和多壁碳纳米管,对聚吡咯及其纳米复合物氨气响应灵敏度及回复性有明显的影响。
雷声[7]2011年在《基于声表面波及微纳技术的高性能湿敏传感器研究》文中认为湿度在工业控制、医疗卫生、环境监控等多个领域都必须得到严格地监控。湿度检测在仓储、粮食及食品防霉、温室种植、环境监测、仪表电器、交通运输、气象、军事等方面都起着越来越重要的作用,甚至处于不可或缺的地位。但在常规的环境参数中,湿度却是最难准确测量的一个参数。因而对具有高灵敏度、快速响应速度等高性能的新型湿敏传感器的研究具有重要意义。声表面波器件由于其对表面扰动的特殊敏感性,被广泛应用于传感器领域。其灵敏度高、稳定性好、体积小、成本低、易于集成的优点使之得到越来越多的关注和研究。声表面波传感器对表面扰动的响应是多种因素、多种机理共同作用的结果,这也是声表面波传感器能够具有极高灵敏度的根本原因。对声表面波传感器扰动理论模型及其质量负载效应、声电耦合效应等响应机理进行了深入剖析,从根本上为声表面波传感器的结构设计、湿敏材料选择提供理论依据和参考。使用精密光刻工艺制备高频声表面波单端谐振器作为湿敏传感器的基本换能元件。湿敏材料的选择及制备是决定声表面波湿敏传感器性能的重要因素。只有湿敏材料的特性与声表面波换能元件的多重响应机理相匹配,才能使传感器达到最佳性能。包括水分子吸附效率、吸湿后电导率变化、粘弹性在内的多项材料特性都必须进行综合考虑与设计。新型纳米材料、复合材料是目前湿敏材料的主要发展方向和研究热点。深入讨论了声表面波湿敏传感器中湿敏材料的选择与设计思路,给出Nafion/MWCNTs复合材料、氧化石墨烯等几种新型纳米功能材料的合成及制备方法。湿敏材料的成膜方法是关系到湿敏传感器最终性能的又一关键技术。高频声表面波元件可成膜面积小,并且对表面敏感膜的厚度、均匀性都有很高要求。纳米纤维薄膜由于具有更大的比表面积,可以极大地改善传感器的灵敏度及动态性能。静电纺丝技术是一种新兴的纳米纤维薄膜制备方法,其制备的纳米纤维薄膜具有比表面积大、孔隙率高、纤维径细、质轻、形貌均匀等突出优点,并且较之其他微纳成膜方法,该方法更为简便易行。将静电纺丝成膜技术引入到声表面波湿敏传感器制备过程中,制备具有微纳结构特性的Nafion/MWCNTs复合纳米纤维感湿薄膜。声表面波传感器工作在射频频段,很容易受到环境或自身所产生的电磁辐射的干扰,因而对检测电路的设计有更严格的要求,这也是声表面波传感器的设计难点之一。设计了高性能的声表面波高频振荡电路及整套的检测系统,具有良好的稳定性和抗干扰性能。通过射频无线唤醒技术实现无线半无源声表面湿敏传感器标签设计。提出新型的叉指电极串联式声表面波传感器结构,为高频声表面波传感器的设计提供了一个新的思路。实验主要对灵敏度、稳定性、重复性、响应时间、温度系数等几个湿敏传感器的重要指标进行测试。实验结果表明设计的几种湿敏材料在声表面波湿敏传感器的应用中均取得了理想的效果,其性能较之前的研究及目前的商品化元件都有较大地提升。同时,也验证了静电纺丝成膜技术对传感器性能的影响,证实了其在提升传感器灵敏度及动态性能上的有效性。串联结构的新型声表面波传感器在湿度检测中的有效性也得到检验,确认了这一新方法的可行性。低湿度(<10%RH)及露点检测一直是湿度检测的难点,常规的电阻或电容型传感器都难以对10%RH或更小的湿度进行精确检测。开发低成本、小体积、使用灵活的低湿或露点传感器具有重要的研究价值和现实意义。将本文设计的传感器用于低湿和露点的检测中,实验结果表明其在低湿及露点检测中也具有良好的应用前景。
吕鑫[8]2008年在《高分子湿敏材料的设计、制备及性能和应用研究》文中研究表明本论文共设计制备了四个系列共八种新型高分子湿敏材料:含硅聚电解质湿敏材料;季铵盐类聚电解质湿敏材料;吡咯基聚电解质湿敏材料;超支化聚合物湿敏材料。聚合物湿敏材料的制备是采用溶胶-凝胶、自由基共聚、紫外光辐射、接枝、原位生长等方法。并且,采用FT-IR、NMR、TGA、TEM、SEM、UV-Vis等手段对其组成和结构进行了表征。通过浸涂及静电纺丝方法在金叉指电极表面成膜,制备了湿敏元件。研究了湿敏元件的感湿特性,讨论了元件敏感层的组成、结构,微观形貌,及其制备工艺条件等因素对湿敏元件响应性能的影响,探讨了湿敏材料的感湿机理。利用溶胶-凝胶反应制备了具有交联结构的3-氨丙基叁乙氧基硅烷季铵盐(APTS-BB)湿敏材料。考察了聚合物组成,预聚液浓度,季铵化试剂种类,以及制备工艺(季铵化时间,预聚液陈化及加热交联时间,电极结构)对湿敏元件感湿特性的影响。所制备的元件具有制备简便(一步法),响应灵敏度高(在97-11%RH相对湿度测量范围内,阻抗值变化四个数量级:10~3-10~7Ω),响应线性度好(R~2=0.977),湿滞小(1.1%),响应速度较快(吸湿30.1s,脱湿34.8s)等优异的性能,而且还具备良好的耐高温高湿,耐水,及耐溶剂特性。通过交流复阻抗谱分析,其湿敏行为与典型的聚电解质湿敏材料相一致,导电机理主要为离子导电。采用自由基聚合,制备了季铵盐/聚醚共聚湿敏材料。考察了聚醚/季铵盐共聚比例、掺杂盐含量、掺杂盐种类对湿敏元件感湿特性的影响。该元件具有极宽的湿敏响应区间(0-97%RH),极佳的响应线性度(R~2=0.997),以及较高的灵敏度(叁个数量级:10~3-10~6Ω),较小的湿滞(1.6%RH)和较快的响应速度(吸湿48.6s,脱湿23.4s)。此外,该元件即使在～0%RH下,其依然保持了导电性(阻抗值:10~6Ω),可应用于低湿环境下湿度的监测。采用紫外光辐射法制备了具有交联结构的季铵盐-二乙烯基苯(PDB-DVB)湿敏材料。考察了季铵盐/二乙烯基苯共聚比例,交联剂种类,季铵盐基团预聚与否,紫外光辐射时间对湿敏元件感湿特性的影响。所制备的元件响应灵敏度高(97-22%RH测量范围内,阻抗值变化叁个数量级:10~3-10~6Ω),响应线性度好(R~2=0.959),湿滞小(1%),响应速度快(吸湿9.1s,脱湿31.7s)。紫外光辐照交联法制备工艺简便(低温:＜60℃,周期短:＜1h),同时制备的元件具有较好的耐水性。采用接枝、氧化聚合的方法,制备了基于吡咯的聚电解质湿敏材料。考察了预聚液浓度、羧酸盐种类对湿敏元件感湿特性的影响。元件在0-97%RH测量范围内,阻抗变化两个数量级:10~4-10~6Ω,线性度为:R~2=0.988,具有快的响应速度(吸湿12.5s,脱湿15.2s)以及小的湿滞(4.7%RH)。元件在低湿(～0%RH)下仍具有电导性(阻抗值:10~6Ω),可以应用于低湿环境下相对湿度的检测。此外,对湿敏元件在低湿、高湿下的湿敏响应特性进行了研究,探讨了其湿敏机理。该湿敏元件同时具备电子及离子两种导电机制。以超支化聚酯H20为核,制备了具有超支化结构的羧酸盐以及季铵盐湿敏材料。考察了端基接枝种类、接枝数量及超支化结构对湿敏元件感湿特性的影响。元件在97-11%RH测试范围内,具有高的响应灵敏度(阻抗值变化叁个数量级:10~3-10~6Ω),响应线性度为:R~2=0.902,小的湿滞(1%RH),以及较快的响应速度(吸湿9.08s,脱湿9.46s)。与线形聚合物湿敏材料相比,超支化季铵盐材料的阻抗值较低,湿敏响应范围较宽。利用熔融缩聚的方法制备了具有超支化结构的聚酰胺湿敏材料(HBPA)。通过季铵化反应可以提高材料的湿度敏感性,但材料的响应线性度有所下降。纯HBPA材料在低湿下阻抗值较高,通过共混、接枝两种方法将碳纳米管引入HBPA体系,有效降低了HBPA在低湿环境下的阻抗,扩大了其湿敏响应区间。探索了含硅聚电解质APTS-BB湿敏元件在有机溶剂微量水分测试中的应用,研究了元件在不同极性、不同水含量溶剂中的湿敏特性,及其动态敏化行为,并提出了相应的机理。采用静电纺丝的方法制备了APTS-BH纤维状湿敏材料,初步研究了纺丝液配比,纺丝时间,纺丝电压对元件感湿特性的影响。较之薄膜材料,纤维状湿敏材料的响应速度大大提高。
吴涛涛[9]2014年在《聚电解质/无机纳米复合湿敏材料及湿度传感器》文中进行了进一步梳理聚电解质湿敏材料以其良好的湿敏响应特性和简便制备等优点得到广泛应用,但其在低湿环境下因阻抗过高难以检测。本论文设计制备了两类聚电解质／无机纳米复合湿敏材料,即：交联季胺化聚电解质和一维碳纳米管纳米复合湿敏材料；交联季胺化聚电解质和零维银纳米粒子复合湿敏材料。采用红外光谱(IR),核磁氢谱(1H-NMR),凝胶渗透色谱(GPC)和扫描电镜(SEM)等方法表征其组成结构和形貌,并制备了电阻型湿度传感器,研究了其湿敏响应特性。复合湿敏材料在低湿下阻抗显着降低,实现了对低湿环境湿度的灵敏检测。探讨了复合物湿敏响应机理。采用溶液共混及原位交联季胺化等方法,制备了交联季胺化聚(4-乙烯基吡啶)与多壁碳纳米管(MWNTs)复合湿敏材料和湿度传感器,通过红外、核磁和扫描电镜等表征复合物组成结构和形貌特征,研究了复合物组成,添加剂种类和浓度等对其湿敏响应性能影响。复合物湿度传感器具有较高的响应灵敏度(10-90%RH,阻抗值变化2个数量级),可灵敏检测低湿环境湿度(低至1%RH)。通过复阻抗谱等分析其响应机理,提出MWNTs的引入改变其导电行为。采用原位交联季胺化及气相原位还原等方法,制备交联季胺化聚(4-乙烯基吡啶)和银纳米粒子湿敏材料和具有双层结构的湿度传感器,表征其组成结构及形貌,研究了复合物组成比例,银纳米粒子还原方法,湿敏膜沉积次序,聚合物介质等对其湿敏响应性能影响。传感器可灵敏检测低至1%RH的低湿环境湿度,且灵敏度高(10-90%RH,阻抗变化3个数量级),响应较快(吸湿响应时间24 s)。
刘若望[10]2002年在《高分子电阻型薄膜湿度传感器——元件构造、老化机理、感湿机理探讨》文中认为本文以聚苯乙烯磺酸钠(NaPSS)、苯乙烯—马来酸酐共聚物钠盐(Na-SMA)等为湿敏材料，在小型叉指金电极上成膜，制备了高分子电阻型薄膜湿敏元件。 研究了湿敏材料对元件响应特性的影响，发现Na-SMA具有响应快，湿滞小的特点，其与NaPSS以一定比例复合，可制得灵敏度高、湿滞小、感湿范围宽的湿敏元件。研究不同保护层材料对元件响应的影响，发现选择适宜的保护层材料可提高元件的高湿稳定性。讨论了溶液组成，浸渍时间等元件制备工艺参数对响应特性的影响。 发现电极结构对于元件响应特性有一定影响。采用多孔结构基片材料有利于降低元件阻抗，增强湿敏膜与基底的结合能力从而提高元件稳定性。提出不同结构叉指电极阻值大小可由特征值A的大小判断，A=mln[2.55(1+W√/WJ)]，A值越大，电阻越低。而增加电极中心线间距离可提高元件的耐老化性能。 初步探讨元件老化机理，提出对元件进行高湿电老化时，湿敏膜中存在溶解效应、通道效应以及离子破坏效应。老化提高元件稳定性是基于通道效应的不可逆性。合适的老化条件为：施加电压200 mv，1KHz，24～48h，38℃，81～87％RH。 采用复阻抗谱分析法，研究元件感湿机理，认为NaPSS湿敏元件感湿机理为离子导电，其电导随湿度的变化可由改进的Onsager方程描述。 制得的湿敏元件与国外同类元件相比，具有线性度较好、测湿范围宽等优点。并初步开展了应用研究，合作开发了智能温湿度计。
参考文献：
[1]. 聚电解质电阻型湿敏材料及薄膜湿度传感器[D]. 佘勇. 浙江大学. 2003
[2]. 聚电解质湿敏材料及其湿度传感器[D]. 李朋. 浙江大学. 2010
[3]. 有机季铵盐型高分子湿敏材料及其湿度传感器[D]. 姚宗武. 浙江大学. 2006
[4]. 基于高分子纳米复合物的湿度传感器及其湿敏性能研究[D]. 邓超. 浙江大学. 2012
[5]. 几种改性聚电解质湿敏材料的制备及性能研究[D]. 黄林. 合肥工业大学. 2009
[6]. 高分子及其复合湿敏、气敏材料的设计、制备和敏感特性[D]. 陈友汜. 浙江大学. 2007
[7]. 基于声表面波及微纳技术的高性能湿敏传感器研究[D]. 雷声. 浙江大学. 2011
[8]. 高分子湿敏材料的设计、制备及性能和应用研究[D]. 吕鑫. 浙江大学. 2008
[9]. 聚电解质/无机纳米复合湿敏材料及湿度传感器[D]. 吴涛涛. 浙江大学. 2014
[10]. 高分子电阻型薄膜湿度传感器——元件构造、老化机理、感湿机理探讨[D]. 刘若望. 浙江大学. 2002
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