基于亲水化烛灰纳米颗粒层的湿度传感器研究

发布时间：2023-03-04 20:45

　　湿度的变化与人类的生活密切相关,湿度的监测在气象、医疗卫生、农业生产、安全工程等领域都有着重要的意义。本文将等离子体技术与烛灰纳米颗粒层结合,开发了一种新型湿度敏感材料,并在此湿敏材料的基础上设计并制备了电阻式和QCM式湿度传感器。本文设计的湿度传感器充分利用等离子体技术表面活化的优点以及烛灰纳米颗粒层自身疏松多孔的特点,通过进一步的实验探索了该湿度传感器在呼吸频率监测、皮肤湿度测试以及非接触式开关等方向的应用前景,证明其有望在可穿戴设备、个性医疗等领域有重要的研究价值。本文主要研究内容如下:(1)亲水化烛灰纳米颗粒层的制备及其湿敏机理研究。采用等离子体技术,结合微纳加工工艺制备了亲水化烛灰纳米颗粒层,并对烛灰纳米颗粒层的形貌、表面基团、微观尺寸、表面浸润性等参数进行了测试,最后深入的分析了烛灰纳米颗粒层的湿敏机理。(2)基于亲水化烛灰纳米颗粒层的湿度传感器制备与测试。根据烛灰纳米颗粒层的湿敏特点,结合其吸收水分子后物理性质和化学性质的变化规律,分别设计了基于亲水化烛灰纳米颗粒层的电阻式和QCM式湿度传感器。最后搭建了湿度传感器测试平台,对湿度传感器的灵敏度、稳定性等性能进行测试,并对...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景和意义
    1.2 湿度及湿度传感器简介
        1.2.1 湿度及其表示方式
        1.2.2 湿度传感器的分类
    1.3 碳基湿度传感器研究现状
        1.3.1 碳基湿度传感器国内研究现状
        1.3.2 碳基湿度传感器国外研究现状
    1.4 论文主要研究内容
2 湿度传感器基本原理和实验方法
    2.1 湿度传感器的基础理论
        2.1.1 电阻式湿度传感器的基础理论
        2.1.2 QCM式湿度传感器的基础理论
    2.2 亲水化烛灰纳米颗粒层制备工艺
        2.2.1 烛灰纳米颗粒层简介
        2.2.2 亲水化烛灰纳米颗粒层制备流程
    2.3 湿度传感器测试平台搭建
    2.4 材料表征理论分析
        2.4.1 扫描电子显微镜分析
        2.4.2 傅里叶变换红外光谱分析理论
        2.4.3 表面浸润性分析
    2.5 本章小结
3 基于亲水化烛灰纳米颗粒层的电阻式湿度传感器
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验材料及仪器
        3.2.2 刚性基底湿度传感器的制备
        3.2.3 柔性基底湿度传感器的制备
    3.3 亲水化烛灰纳米颗粒层表征分析
        3.3.1 扫描电子显微镜分析
        3.3.2 傅里叶变换红外光谱
        3.3.3 浸润性测试
    3.4 基于亲水化烛灰纳米颗粒层的电阻式湿度传感器湿敏性能测试
        3.4.1 玻璃基底湿度传感器
        3.4.2 叉指电极式湿度传感器
        3.4.3 柔性电阻式湿度传感器
    3.5 理论研究
    3.6 本章总结
4 基于亲水化烛灰纳米颗粒层的QCM式湿度传感器
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验材料
        4.2.2 QCM元件的预处理
        4.2.3 QCM湿敏元件的制作过程
    4.3 基于亲水化烛灰纳米颗粒层的QCM式湿度传感器湿敏特性测试
    4.4 理论研究
    4.5 本章总结
5 亲水化烛灰纳米颗粒湿度传感器的应用
    5.1 呼吸频率监测
    5.2 皮肤湿度测试
    5.3 非接触式开关
    5.4 本章小结
6 总结与展望
    6.1 本文工作总结
    6.2 未来工作展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢



本文编号：3754970