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《基于多壁碳納米管的結露型濕度傳感器的研究.pdf》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第26卷第3期傳感技術學報V01.26No.32013年3月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSMar.2013StudyonDewSensorBasedonMultiwallCarbonNanotubesJIANGFan,JIANGKai,YUBo,F(xiàn)EITeng,ZHANGTong(StateKeyLaboratoryonIntegratedOptoelectronics,CollegeofElectronicScienceandEngineering,JilinUniversity,Ch
2、angchun130012,China)Abstract:Thenewdewsensorbasedonfunctionalizedmuhiwallcarbonnanotubes(MWCNTs)/hydroxyethylcellulose(HEC)compositematerialthroughacidicagentswereresearched.Infraredspectroscopyandthermogravimetricanalysiswereusedtocharacterthestructureoftheresultan
3、tMWCNTs.ThechemicaltreatmentimprovedthedispersibilityofMWCNTseffectively.Theresistanceofdewsensorsremainedalmostunchangedbelow75%RHandincreasedsharplyover85%RH.ThechemicallytreatedMWCNTs/HECcompositefilmwithaloadingof22%MWCNTsshowedexcellentswitchingcharacteristies.
4、withasensitivityof31at100%RH.Keywords:dewsensor;muhiwallcarbonnanotubes;compositefilm;hydroxyethylcelluloseEEACC:7230Ldoi:10.3969/j.issn.1004-1699.2013.O3.002基于多壁碳納米管的結露型濕度傳感器的研究木姜帆,江凱,于博,費騰,張彤(集成光電子學國家重點聯(lián)合實驗室吉林大學實驗區(qū),吉林大學電子科學與工程學院,長春130012)摘要:采用酸氧化法對多壁碳納米管(MWCNTs)進行
5、表面修飾,并研究了基于MWCNTs/羥乙基纖維素(HEC)復合體系的結露傳感特性。通過紅外光譜和熱失重分析對MWCNTs進行了結構表征。氧化處理有效提高了MWCNTs的分散性?;诟男訫WCNTs的結露元件與本征MWCNTs的器件相比表現(xiàn)出更好的開關特性。結露元件在相對濕度(RH)為75%RH以前伴隨濕度變化,電阻變化非常小,而在85%RH以后呈現(xiàn)電阻的非線性增大。MWCNTs在復合膜中的最佳質量分數約為22wt%,在100%RH下靈敏度達到31。關鍵詞:結露傳感器;多壁碳納米管;復合膜;羥乙基纖維素中圖分類號:TP212.2
6、文獻標識碼:A文章編號:1004-1699(2013)03-0302-05電阻型結露傳感器是一類在高濕環(huán)境下具有開定性能仍然不夠理想,主要原因是炭黑粒子容易團關性能的傳感器。具體地說,它在低濕和中濕段電聚,在聚合物基體中的分散不均勻。與炭黑相比,阻隨環(huán)境濕度的變化保持不變,而在高濕段(85%碳納米管具有一維納米結構、特殊的電學性質和優(yōu)異RH~100%RH)電阻陡然升高,具有開關特性,可的力學性能,長徑比大,在結露點附近感濕膜急劇用于高濕報警,在檢測和防止結露以及漏水等方面溶脹時表現(xiàn)出導電性變化的放大效應,從而提高結露具有可觀的
7、應用價值。結露傳感器的敏感層是由吸元件的開關特性。另外碳納米管也可以增強復合膜水性絕緣樹脂和導電填充物質組成的復合材料,導的機械性能,有利于提高元件的穩(wěn)定性。炭系材料隨電填料包括金屬系填料、碳系填料、金屬氧化物填料著尺寸減小,表面能增大,都會發(fā)生團聚現(xiàn)象。沒有以及復合填料等。由于碳系導電填料價格低、適用經過表面處理的碳納米管以范德華力團聚在一起,在性強,是目前復合型導電填料中應用最廣泛的一溶劑中不溶解、不分散,導致其加工困難。為了提高類?。其中,以炭黑作為導電相的復合敏感材料是碳納米管的分散性,對碳納米管表面進行化學修飾是目前
8、結露傳感器的主要選擇J,研究表明敏感材一種行之有效的方法。強酸處理可以對碳納米管進料、碳粉種類、表面處理等因素對結露傳感器的性能行化學切割,利用缺陷處產生的羧基等活性基團進行都有影響?;瘜W修飾]。Sun等利用碳納米管表面的羧基與聚目前聚合物/炭黑復合導電材料的開關特性和穩(wěn)乙烯