新型湿度传感器的研究进展98946new

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1、万方数据2009年第28卷第ll期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)彳＼≯、≯、≯、声、p岫≈综述与评论(I№一一毋tp《s、t。新型湿度传感器的研究进展郝育闻(大连理工大学电子与信息工程学院，辽宁大连116023)摘要：纳米材料和离子液体材料作为一类新型的感湿材料，具有很多独特的性质，在湿度传感器领域有着广阔的应用前景。对目前这两种新型的湿度传感器一纳米湿度传感器和离子液体湿度传感器的研究进展进行了综述和展望。关键词：湿度传感器；纳米材料；离子液体；研究进展中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1000-9787

2、(2009)11-0001-03KecentDrogressOnn0VelnumidrySeasor1h·■_●l●·HAoYu．wen(SchoolofElectronicandInformationEngineering，DalianUniversityofTechnology，Dalian116023，China)Abstract：Aclassofnovelhumidity—sensingmaterials--nano—materialandionicliquidmaterialhaveremarkablenewpropertiesandexhibitpromisinga

3、pplicationinthefieldofhumiditysensor．Somerecentresearchprogressonthenano—humiditysensorandionicliquidhumiditysensorarereviewed．Keywords：humiditysensor；nano—material；ionicliquid；researchprogress0引言湿度传感器是基于其功能材料能发生与湿度有关的物理效应或化学效应的基础上制造的。新型高灵敏度和适用范围广的湿度敏感材料是实现湿度传感器技术新突破的前提。长期以来，人们对各种材料的湿度传感器进行了

4、大量的研究工作。早期对感湿材料的研究主要集中在电解质、高分子化合物感湿材料。1J、半导体陶瓷材料怛’以及元素半导体和多孔金属氧化物半导体材料等旧o。目前，纳米材料和离子液体材料受到了越来越为广泛的关注。纳米技术和离子液体是两门交叉性很强的综合学科，研究的内容涉及现代科技的广阔领域，如，化学、电子学和生物学等。4“J。近年来，这两类材料在湿度传感器领域也相继开展了一些研究工作，本文将简单总结国内外有关纳米湿度传感器和离子液体湿度传感器的最新进展，并提出其今后的研究发展方向。1纳米湿度传感器的研究现状与传统的湿度传感器相比，基于纳米材料的新型湿度传感器具有超高灵敏度，同时，传感器的

5、响应速度也会得到大幅度的提高，并且，可以实现高通量的实时检测分析。更重要的是，纳米湿度传感器是站在原子尺寸上，从而极大地丰富了传感器理论，推动了传感器的制作水平，拓宽了湿度传感器的应用领域。收稿13期：2009-05—19最近十几年来，一维纳米材料(纳米线、棒、管)相继被发现，引起了国内外的广泛关注。利用这些纳米材料独特的物理特征，纳米材料在湿度传感器方面的研究也有了相当快的进展。1．1纳米纤维(或棒)型湿度传感器吉林大学的LiZhenyu⋯等人采用电纺丝技术成功制备了LiCl掺杂的TiO。纳米纤维湿度传感器。SEM图片显示出掺有不同含量LiCl的TiO。纳米纤维的尺寸长度在1

6、50-260nm之间，XRD谱图证明：LiCl的掺杂会改变TiO。纳米纤维的结构，随LiCl含量的增加，TiO。结构从纯的锐钛矿转变成锐钛矿和金红石的混合物，最后转变为纯的金红石。最为重要的是，测量发现这种掺杂LiCl的TiO。纳米纤维有着非常高的感湿灵敏度。这一方面是因为Ti02纳米纤维高的比表面积使得水分子在传感器表面的吸附更加容易；另一方面，TiO。纳米纤维独有的一维孔道结构促进了水分子的传质过程。在11％-95％RH的湿度范围内，该传感器显示出了超快的吸湿响应时间(≤3S)和脱湿响应时间(≤7S)与好的可重复性及稳定性。1．2纳米管型湿度传感器纳米管具有一维中空的纳米结

7、构，管径一般为几个纳米到几十个纳米，管长可达几十微米甚至更长，使得纳米管具有非常大的比表面积。利用这一特性，香港科技大学旧』万方数据2传感器与微系统第28卷报道了由超薄ZnO纳米管制作的高灵敏度湿度传感器，首次采用Kirkendall效应制备了内径3nm、外径13nm的超薄ZnO纳米管。由于该材料具有高的比表面，特别是高质子电导率的纳米通道中的交叠电子双电层的存在(图1)，使得该超薄ZnO纳米管显示出了异常高的湿度灵敏度，在r60％RH的相对湿度下，其灵敏度(s=—IH2了0--一IN2，其