基于多壁碳纳米管的结露型湿度传感器的研究.pdf

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1、第26卷第3期传感技术学报V01．26No．32013年3月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSMar．2013StudyonDewSensorBasedonMultiwallCarbonNanotubesJIANGFan，JIANGKai，YUBo，FEITeng，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基于多壁碳纳米管的结露型湿度传感器的研究木姜帆，江凯，于博，费腾，张彤(集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区，吉林大学电子科学与工程学院，长春130012)摘要：采用酸氧化法对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行

5、表面修饰，并研究了基于MWCNTs／羟乙基纤维素(HEC)复合体系的结露传感特性。通过红外光谱和热失重分析对MWCNTs进行了结构表征。氧化处理有效提高了MWCNTs的分散性。基于改性MWCNTs的结露元件与本征MWCNTs的器件相比表现出更好的开关特性。结露元件在相对湿度(RH)为75％RH以前伴随湿度变化，电阻变化非常小，而在85％RH以后呈现电阻的非线性增大。MWCNTs在复合膜中的最佳质量分数约为22wt％，在100％RH下灵敏度达到31。关键词：结露传感器；多壁碳纳米管；复合膜；羟乙基纤维素中图分类号：TP212．2

6、文献标识码：A文章编号：1004-1699(2013)03-0302-05电阻型结露传感器是一类在高湿环境下具有开定性能仍然不够理想，主要原因是炭黑粒子容易团关性能的传感器。具体地说，它在低湿和中湿段电聚，在聚合物基体中的分散不均匀。与炭黑相比，阻随环境湿度的变化保持不变，而在高湿段(85％碳纳米管具有一维纳米结构、特殊的电学性质和优异RH～100％RH)电阻陡然升高，具有开关特性，可的力学性能，长径比大，在结露点附近感湿膜急剧用于高湿报警，在检测和防止结露以及漏水等方面溶胀时表现出导电性变化的放大效应，从而提高结露具有可观的

7、应用价值。结露传感器的敏感层是由吸元件的开关特性。另外碳纳米管也可以增强复合膜水性绝缘树脂和导电填充物质组成的复合材料，导的机械性能，有利于提高元件的稳定性。炭系材料随电填料包括金属系填料、碳系填料、金属氧化物填料着尺寸减小，表面能增大，都会发生团聚现象。没有以及复合填料等。由于碳系导电填料价格低、适用经过表面处理的碳纳米管以范德华力团聚在一起，在性强，是目前复合型导电填料中应用最广泛的一溶剂中不溶解、不分散，导致其加工困难。为了提高类⋯。其中，以炭黑作为导电相的复合敏感材料是碳纳米管的分散性，对碳纳米管表面进行化学修饰是目前

8、结露传感器的主要选择J，研究表明敏感材一种行之有效的方法。强酸处理可以对碳纳米管进料、碳粉种类、表面处理等因素对结露传感器的性能行化学切割，利用缺陷处产生的羧基等活性基团进行都有影响。化学修饰]。Sun等利用碳纳米管表面的羧基与聚目前聚合物／炭黑复合导电材料的开关特性和稳乙烯