基于改性碳纳米管的QCM型湿度传感器的研究

《基于改性碳纳米管的QCM型湿度传感器的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号：TP212单位代码：10183研究生学号：2015514047密级：公开吉林大学硕士学位论文（专业学位）基于改性碳纳米管的QCM型湿度传感器的研究StudyonQCMhumiditysensorbasedonmodifiedcarbonnanotubes作者姓名：赵晨类别：工程硕士领域（方向）：微纳传感材料与器件指导教师：刘森教授培养单位：电子科学与工程学院2018年6月基于改性碳纳米管的ＱＣＭ型湿度传感器的研究ＳｔｕｄｏｎＱＣＭｈｕｍｉｄｉｔｓｅｎｓｏｒｂａｓｅｄｏｎｙｙｍｏｄｉｆｉｅｄｃａｒｂｏｎ

2、ｎａｎｏｔｕｂｅｓ作者姓名：赵晨领域ｃ方向）：微纳传感材料与器件指导教师：刘森教授类别：工程硕士答辩日期：年￥月贫曰未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者。否则著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限），应承担侵权的法律责任。吉林大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明，是本人在指导教师的指导下，独立：所呈交学位论文进行研究工作所取得的成果。除文中已

3、经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体。，均已在文中以明确方式标明本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：■曰期：年６月ｉ日中文摘要论文题目：基于改性碳纳米管的QCM型湿度传感器的研究论文作者：赵晨指导教师：刘森教授专业名称：集成电路工程空气湿度的检测与人类的生活息息相关，在气象学、生物医学、工农业生产、储藏、建筑、林业等领域都有着重要意义；在日常生活中，环境湿度对人体的健康也有着重要的影响。因此，对环境湿度的

4、高精度检测显得尤为重要。目前，电阻型、电容型湿度传感器应用较为广泛，但电阻型的湿度传感器在低湿范围内会由于阻抗较高而难以检出，且产品的互换性较差；而电容型的湿度传感器也存在高湿下漂移明显，对环境的洁净度要求较高，长期稳定性不够理想等一系列问题。而且这两类传统的湿度传感器都难以实现数字化输出，在一定程度上限制了其发展。QCM质量型湿度传感器输出的是频率值，可以实现数字化输出，具有检测精度高（可达ng量级）、灵敏度高、稳定性好等很多优点。但QCM本身并不具有吸附功能，需要在QCM的电极表面制备一层湿度敏感薄膜，使之构成一个QCM湿度传

5、感器。本论文设计并制作了QCM振荡电路，搭建了QCM湿度传感器的检测系统，以改性碳纳米管作为湿敏材料制作了QCM湿敏元件，并研究了其在室温下的湿敏特性。首先，设计并制作了QCM的振荡电路，利用QCM湿敏元件、自制振荡电路、智能型频率计、计算机、湿度发生装置等，搭建了QCM湿度传感器的检测系统。其次，通过强酸氧化的处理方法对MWCNTs材料进行改性，并将其配制成湿敏材料分散液，采用滴涂工艺制作了一组不同敏感材料涂覆量的QCM湿敏元件。最后，对所制作的QCM湿敏元件进行一系列的湿度敏感特性的测试，分别从感湿特性、动态特性、湿滞特性、重

6、复性、响应/恢复特性、稳定性及长期稳定性等方面对其湿敏特性进行了测试，并分析了材料的敏感机理。实验结果显示，酸氧化后的MWCNTs可以作为湿敏材料用在QCM湿度传感器上，其响应值与敏感膜的涂覆质量有关。在满足Sauerbrey方程的前提下，QCM湿度传感器的响应值会随着涂膜质量的增加而增大，但其它湿敏性能可能会受到影响变差，如湿滞I变大、响应/恢复时间增加等。其中，QCM-8湿敏元件在11%RH~95%RH范围内显示出较好的综合湿敏特性，其响应时间为49s，恢复时间为6s，湿滞约为5%RH。关键词：湿度，湿度传感器，石英晶体微天平

7、，碳纳米管IIAbstractTitle:StudyonQCMhumiditysensorbasedonmodifiedcarbonnanotubesAuthor:ChenZhaoSupervisor:Prof.SenLiuMajor:IntegratedCircuitEngineeringThedetectionofairhumidityiscloselyrelatedtohumanlife.Ithasgreatsignificanceinmeteorology,biomedicine,industrialandagricult

8、uralproduction,storage,construction,forestryandotherfields.Indailylife,environmentalhumidityalsohasanimportantinfluenceonhum