电容式多孔硅湿敏元件初探

阐述了电容式多孔硅湿敏元件的制备方法,并且研究了它的湿敏特性.实验结果表明:电容式多孔硅湿敏元件的电容值随着湿度的增大而显著增大,在中湿区(43.16%RH～68.86%RH)容湿特性为线性,而且有较小的湿滞.     

钒钛酸掺杂聚苯胺的制备与湿敏性能

采用沉淀聚合法,在聚乙二醇的乙醇溶液中制备了钒钛酸掺杂的聚苯胺,并对其进行红外表征和灵敏度、湿滞、电阻特性、电容特性和响应-恢复等湿敏特性研究。结果表明,钒钛酸已掺杂到聚苯胺中,且钒钛酸掺杂聚苯胺的湿敏性能明显优于聚苯胺。当频率为1kHz时该湿敏元件的线性度较好。在11%~97%相对湿度(RH)范围内,电阻变化了3个数量级、灵敏度较高、湿滞回差为5%RH,响应时间为5s,恢复时间为19s,是一种良好的湿敏材料。     

高分子电阻型湿敏材料的老化机理

本文以聚苯乙烯磺酸钠为湿敏材料制备了高分子电阻型湿度传感器,研究了其在高温高湿环境下,施加交流电激励后的老化行为。考察了通电电压、通电时间等对传感器响应特性的影响,并对其老化机理进行了探讨。提出通电老化后,湿敏材料在不同湿度下的电阻变化决定于高温高湿环境造成的溶解效应和施加电压后引起的通道效应和离子破坏效应。研究表明,在较高湿度环境下(87~93%RH),施加800mv的电压可加速湿敏材料的老化过程,使湿度传感器响应信号较快达到稳定,从而有望改善湿度传感器的稳定性。     

一种基于碳黑/聚四乙烯吡啶纳米复合物的新型湿度传感器

以4-羟-2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基(TEMPO)为引发剂,通过本体聚合方法制备聚四乙烯吡啶(P4VP)接枝纳米碳黑(CB)复合材料,以溴丁烷和1,4-二溴丁烷分别与之进行季胺化和交联季胺化反应,制得了新型电阻型湿敏材料.测试了该类纳米复合湿敏材料的温度响应特性,发现其在低湿环境下也具有较好的导电性,而且材料的导电行为同时存在离子导电和电子导电两种机理.通过改变碳黑与聚合物的相对比例,使聚合物产生季胺化以及交联季胺化反应等,可以调控两种导电机理的复合材料在电响应中所起的作用,从而改变其湿敏响应特性,制备可以全程响应的电阻型湿度传感器.     

新型Ti2O3基湿敏传感器的研制

本研究探索了Ti_2O_3的湿敏性能,通过水热法合成Ti_2O_3晶体材料,并对其物相结构和形貌进行表征。随后将Ti_2O_3涂覆于碳叉指电极上制作出Ti_2O_3基湿敏传感器,该传感器灵敏度高,湿滞小,响应时间较快。当环境湿度从11%RH(相对湿度)增至95%RH时,该传感器的电阻值下降了两个数量级。Ti_2O_3基湿敏传感器的最大湿滞值小于2%RH,响应时间小于5。通过复阻抗谱讨论了传感器的敏感机理。研究结果显示出Ti_2O_3在制作湿敏传感器方面的潜在应用价值。     

具有双层结构的聚电解质和聚苯胺复合湿度传感器

制备了水溶性聚苯胺,将其与聚电解质湿敏材料———交联季胺化聚（4-乙烯基吡啶）复合,构建了具有双层结构的电阻型湿度传感器,研究了其在低湿环境下的湿敏响应特性。     

多壁碳纳米管/氧化石墨烯/硅橡胶复合薄膜湿敏性能研究

采用化学修饰的多壁碳纳米管(o-MWCNTs)与Hummers法制备的氧化石墨烯(GO)超声混合,加入室温硫化硅橡胶(RTV),利用溶液共混法制备具有湿敏特性的o-MWCNTs/GO/RTV复合薄膜。借助于透射电子显微镜(TEM)、红外吸收光谱(FT-IR)等分析手段分别对化学修饰的多壁碳纳米管及氧化石墨烯进行表征,并对基于o-MWCNTs/GO/RTV的复合薄膜的湿敏性能及湿敏机理进行了探讨。结果表明,混酸处理后的碳纳米管端口打开,侧壁和开端处产生羧基和羟基等官能团,有利于水分子的吸附,同时也有利于与GO表面的基团作用,形成三维的纳微米结构,提高了碳纳米管与硅橡胶基体的相容性,使所制备的o-MWCNTs/GO/RTV复合薄膜灵敏度提高。当相对湿度在23%~87%的范围,m(GO)∶m(o-MWCNTs)=1∶3时,o-MWCNTs/GO/RTV复合薄膜的湿滞为5%RH,灵敏度为0.3152/%RH,响应时间和恢复时间分别为4和27 s。     

氧化石墨烯薄膜厚度对元件湿敏性能的影响

以改进Hummers法获得的氧化石墨为原料制备氧化石墨烯,采用旋涂法通过使用不同浓度的氧化石墨烯水相分散液制备不同厚度的氧化石墨烯薄膜湿敏元件。采用X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、扫描探针显微镜(SPM)和湿度测试仪对氧化石墨烯薄膜的结构、形貌和湿敏性能进行分析。结果表明,在室温下随氧化石墨烯薄膜厚度减小(139nm、102nm、65nm、35nm和18nm),湿敏元件响应时间由10s缩短至2s,恢复时间由37s缩短至8s;在11.3%~93.6%RH范围内,湿敏元件电阻随湿度增加而显著减小,从兆欧级减小至千欧级,变化达到3个数量级;湿敏元件的最佳响应时间为2s,恢复时间为8s,最高灵敏度可达96.06%,具有较好的湿敏性能。     

基于c‒MWCNTs/GO体系的湿敏型智能包装研究

目的 优选羧基化多壁碳纳米管(c–MWCNTs)与氧化石墨烯(GO)作为敏感材料制备湿度传感器,对其湿敏特性进行研究,探索一种能够快速精确监测包装内湿度变化的传感器。方法 通过丝网印刷工艺印制传感器电极基底,在电极表面涂布c–MWCNTs/GO湿敏溶液,混合湿敏溶液中c–MWCNTs的质量分数分别为20%和67%,烘干后得到电阻型湿度传感器,测定其灵敏度、动态响应、响应恢复时间、吸湿滞后性、重复性等湿敏特性。结果 选用长度为0.5~2 μm的c–MWCNTs制备的湿度传感器灵敏度、线性度优于10~30 μm的。质量分数分别为20%和67%的c–MWCNTs的湿敏溶液制备而得的传感器均对不同湿度敏感,而当c–MWCNTs质量分数为67%时灵敏度更高,线性度更好,在低湿(相对湿度为33%)时响应和恢复时间分别为7 s和3.9 s,高湿(相对湿度为85%)时分别为20 s和15 s,最大吸湿滞后值为17%。结论 将c–MWCNTs与GO掺杂用于制备湿度传感器,可以检测的相对湿度范围为11%~98%,且c–MWCNTs质量分数为67%时传感器具有较高的灵敏度、良好的线性度、良好的重复性、快速的响应恢复能力和较小的吸湿滞后,在未来包装湿度监控应用方面具有广阔前景。     

石墨烯/季胺化聚（4-乙烯基吡啶）复合湿度传感器制备及湿敏性能研究

采用溶液共混方法,制备了还原氧化石墨烯和单溴代季胺化聚（4-乙烯基吡啶）纳米复合湿敏材料和湿度传感器;研究了其对于湿度,尤其是低湿环境下湿度的响应特性。     

超支化有机硅树脂的制备、改性及其应用

综述了以ABn(n=2,3,4)型单体制备超支化聚碳硅烷、超支化聚碳硅氧烷和超支化聚烷氧基硅烷三类超支化有机硅树脂的合成工艺及其改性技术,重点介绍了制备含不饱和双键和环氧基团的功能性超支化有机硅树脂单体的分子设计与制备技术。论述了超支化有机硅树脂在薄膜材料、复合催化剂、增强助剂等领域的应用研究进展。     

TiO2-KTaO3复合薄膜制备与湿敏传感性质研究

通过溶胶凝胶法和旋涂法制备了单层和双层TiO2-KTaO3薄膜,并在不同的温度下退火1h,研究了该薄膜的湿敏传感特性.通过扫描电镜和X射线衍射研究了薄膜的形态特性,发现该薄膜具有纳米颗粒和毛细多孔结构.环境湿度变化从12%RH～97%RH的变化过程中,在500℃下退火的TiO2/KTaO3薄膜具有很高的灵敏度.对比单层薄膜,双层薄膜显示出有更大的电阻变化范围.还研究了TiO2/KTaO3薄膜的湿敏传感机理.     

赋值传感器的研制

文章介绍了以铂电阻、K型热电偶、S型热电偶、C型热电偶、湿敏电容为感应元件的赋值传感器。赋值传感器具有自校准、高精度、通用性、互换性特点。校准的数字传感器是将放大器、AD转换、通讯做成集成模块,集成模块和不同感应器配套连接就成为相应的数字传感器。目前铂电阻传感器在(-200～300)℃测温精度为±0. 1℃,热电偶在(0～1500)℃测温精度为±0. 01t℃,湿敏电容型传感器在(10～99)%RH精度为±1. 5%RH。     

超支化聚苯硫醚的合成和应用

合成了3,4-二氯苯磺酰氯,用锌粉还原得到超支化聚苯硫醚(PPS)的单体——3,4-二氯硫酚,并用其制备了超支化PPS。红外光谱显示其与线型高分子量PPS相比结构有很大不同。对超支化PPS/PPS复合纤维的研究表明,适量增加超支化PPS能提高PPS的结晶度,超支化PPS/PPS复合纤维的拉伸强度也随之提高,另一方面超支化PPS可以起到类似增塑剂的作用,提高了PPS的韧性,从而达到提高力学性能的目的。扫描电镜结果显示,添加超支化PPS有利于形成力学性能提高的界面结构。     

多元酸酐型超支化聚合物合成及改性应用研究进展

超支化聚合物结构独特、性能优异且制备工艺简单,应用领域广泛。多元酸酐是最主要的制备超支化聚合物单体之一。综述了二元羧酸酐、三元羧酸酐、四元酸二酐等多元酸酐与多元醇(胺)、环氧化合物反应合成超支化聚酯的研究进展,总结了酸酐型超支化聚酯的改性方法,以及超支化聚合物在碱溶性树脂、环氧树脂、光固化涂料等方面的应用情况。     

ZIF-67修饰WO3纳米片的制备及其气敏性能

金属氧化物半导体气敏传感器在有毒有害气体检测领域逐渐表现出巨大的应用前景,但是金属氧化物半导体传感器通常在检测时受环境湿度影响较大,这极大地限制了其应用。本文采用水热法成功在陶瓷管表面原位生长WO₃纳米片,并以此为基底,在其表面生长ZIF-67多孔材料,通过调控W和Co的比例制备了不同比例的ZIF-67/WO₃复合材料,利用XRD、SEM、FTIR和比表面积测试仪(BET)等方法对所制备的材料进行物相和形貌表征。针对其不同比例的复合材料的气敏性能进行了研究。结果表明:W∶Co摩尔比为 1∶1的ZIF-67/WO₃(1∶1)复合材料性能最好,在220℃对三乙胺表现出优异的选择性,对体积分数为100×10?6的三乙胺的响应值可达140.34,响应和恢复时间分别为9 s和7 s。研究了空气相对湿度(RH)对ZIF-67/WO₃(1∶1)传感器的影响,结果表明,在高达75%RH环境下该材料仍能保持较好的响应值,相对于纯WO₃气敏材料具有较好的抗湿性能。      

超支化TAPOB/BPADA-聚酰亚胺的制备与表征

合成了三氨基单体-1,3,5-三(4-氨基苯氧基)苯(TAPOB),利用其和二酸酐单体-双酚A二酸酐(BPADA)反应,制备了端酸酐基超支化聚酰胺酸和超支化聚酰亚胺。通过红外光谱和核磁谱图检测,表明得到了目标聚合物。超支化聚酰亚胺具有中等分子量和较宽的分子量分布,进一步测试表明,聚合物的特征黏度和线性聚酰亚胺相比较低很多。超支化聚酰亚胺保留了线性聚酰亚胺的优良热性能,同时超支化聚合物溶解性能大为改善,在室温下可溶解于常见的强极性溶剂。     

亲水性硅橡胶的制备

通过γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)和正硅酸乙酯(TEOS)的水解反应来制备超支化有机硅聚合物,并将制备的超支化有机硅聚合物加入到端羟基聚二甲基硅氧烷(PDMS)中,固化后得到亲水性硅橡胶。采用傅里叶变换红外吸收光谱仪(IR)、接触角测定仪对制备的硅橡胶进行了表征,同时测定了硅橡胶的力学性能。结果表明,超支化有机硅聚合物可以显著改善硅橡胶的亲水性,降低硅橡胶与蒸馏水的接触角,并在一定程度上提高硅橡胶的力学性能。     

端羟基超支化聚酯接枝碳纳米管的合成与表征

以乙二醇和2,2-二羟甲基丙酸为原料,通过缩聚反应制备了一种水溶性端羟基超支化聚酯(HBPE);并通过酰氯化法制备了端羟基超支化聚酯接枝碳纳米管(HBPE-g-MWCNTs);采用红外光谱(FT-IR)、凝胶渗透色谱(GPC)、广角X射线衍射(WAXD)、场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)和热重分析(TGA)对合成产物进行表征。结果表明:所制得的端羟基超支化聚酯相对分子质量分布较窄,并且端羟基超支化聚酯是以共价键的方式连接到碳纳米管表面。经HBPE改性后的碳纳米在有机溶剂中的溶解性能得到明显改善,但结晶性能降低。     

端羟基超支化聚(胺-酯)非共价改性氧化石墨烯

采用改进的Hummer方法制备了氧化石墨烯(GO),并利用端羟基超支化聚(胺-酯)对其非共价功能化。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(Raman)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和热重分析(TG)及紫外可见分光光度等方法对氧化石墨烯表面改性的性能进行了分析。FT-IR,Raman,XRD和TG分析结果表明,超支化聚(胺-酯)分子成功改性了氧化石墨烯;XRD分析表明,随着超支化聚(胺-酯)含量的增加,石墨烯片层层间距增大,这说明超支化分子能够渗透插入到氧化石墨烯片层之间;Raman分析表明,吸附在氧化石墨烯表面的超支化聚(胺-酯)提高了氧化石墨烯表面的无序化程度和石墨烯结构的不完善程度。SEM形貌分析表明超支化聚(胺-酯)大分子覆盖在氧化石墨烯的表面上,且通过对改性前后氧化石墨烯在乙醇和正己烷中透光率的对比,表明改性后的氧化石墨烯分散性能得到了明显提高。