微结构气湿敏薄膜与集成传感器研究

发布时间：2024-06-27 23:36

　　随着物联网(IoT)技术的发展和自动化趋势,传感器作为物联网系统的前端核心器件与基石,其研发也越来越受到了广泛关注。在众多传感器中,以检测对象为环境中特定气相分子的气湿敏传感器在环境质量监测、智能家居、无人仓储等应用中起到了决定性作用。为了满足应用需求,气湿敏传感器也朝着高性能、低功耗、小尺寸、多功能、集成化的方向发展。目前气湿敏传感器存在检测精度有限、功耗较高、设备仪器庞大、功能单一、集成化程度低等问题,无法充分满足应用需求。针对这一现状,本文以微结构气湿敏薄膜与集成传感器的制备与研究作为研究课题,从微结构气湿敏敏感薄膜制备方法、薄膜结构对敏感特性影响、微传感器结构设计与制备、传感器阵列与系统的构建与应用等方面展开,同步开展敏感机理分析研究,建立相关模型。主要内容分为五部分。1.采用质子化工艺处理聚乙烯亚胺(PEI)材料,克服了其与氧化石墨烯(GO)水分散液共混絮凝的问题,实现了质子化PEI(P-PEI)与GO复合湿敏材料的制备,并通过浸涂工艺在石英晶体微天平(QCM)器件表面沉积敏感薄膜,制备湿度传感器。表征结果表明:PEI被成功质子化;表面形貌及谐振频移表明所制备复合薄膜的波纹状...

【文章页数】：139 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1-1湿滞计算方法示意图

第一章绪论9器的特异性。干扰气体通常指在该传感器应用场景下可能出现的相应浓度的其他气体，或部分可能导致传感器误报的气体。（8）湿滞湿滞是主要针对湿度传感器的检测参数，其计算方法如图1-1所示：湿度传感器在经历全量程的升湿-降湿过程后，对于同一响应值所反映的实际湿度差值的最大值，或....

图1-2氟磺酸-聚四氟乙烯共聚物/MWCNTs复合膜表面形貌图[62]

电子科技大学博士学位论文12Sheng等[62]通过静电纺丝技术制备了基于氟磺酸-聚四氟乙烯共聚物/多壁碳纳米管（MWCNTs）复合纳米纤维膜的声表面波湿度传感器，由于复合材料既有较高的水分子吸附效率，又产生电导率的变化，充分利用了声表面波传感器的质量负载效应、声电耦合效应和粘弹....

图1-3氧化石墨烯微电容湿度传感器结构图

第一章绪论13显示出氧化石墨烯材料在湿度传感器应用方面的巨大潜力。图1-3氧化石墨烯微电容湿度传感器结构图。(a)器件实物照片；(b)单一器件的SEM图像；(c)无GO的叉指电极图像；(d)电极表面覆盖GO膜的SEM图像；(e)湿度检测方法示意图[64]另一典型报道如西南交通大学....

图1-4氧化石墨烯QCM湿度传感器性能曲线

第一章绪论13显示出氧化石墨烯材料在湿度传感器应用方面的巨大潜力。图1-3氧化石墨烯微电容湿度传感器结构图。(a)器件实物照片；(b)单一器件的SEM图像；(c)无GO的叉指电极图像；(d)电极表面覆盖GO膜的SEM图像；(e)湿度检测方法示意图[64]另一典型报道如西南交通大学....

本文编号：3996111