基于RGO-PEO复合薄膜的QCM湿度传感器研究

通过气喷工艺在石英晶体微天平(QCM)上制备了基于还原氧化石墨烯(RGO)与聚氧化乙烯(PEO)两种材料的复合湿敏薄膜,对环境湿度进行检测。所得纯PEO薄膜及RGO-PEO复合薄膜的表面形貌以及化学特性分别通过扫描电子显微镜(SEM)以及紫外-可见光谱进行表征。与基于纯PEO薄膜的湿度传感器相比,基于RGO-PEO复合湿敏薄膜的湿度传感器的动态响应大大提高,其灵敏度从16.3Hz/%RH提升到34.7Hz/%RH。此外,基于复合薄膜的湿度传感器拥有更快的响应/恢复时间,达到传感器吸附/脱附时总频移的63.2%所用时间分别为3s和4 s,而纯PEO薄膜为10 s和12 s;湿滞为1.21%RH,且有较好的长期稳定性。这项研究揭示了基于RGO-PEO复合薄膜的QCM湿度传感器在常温下检测环境湿度的发展潜力。     

纸基PVA无芯片RFID湿度传感器

传统湿度传感器制造工艺复杂、需有线连接信号,对此,文中提出一种纸基无芯片射频识别(Radio Frequency Identification, RFID)湿度传感器。为提升传感器谐振特性,选择非对称开口环内部分布式加载金属碎片作为传感器结构,聚乙烯醇(PVA)作为湿敏材料,使用遗传算法和HFSS射频仿真软件来设计并优化传感器结构。以喷墨打印技术制作传感器样品,采用滴涂法在传感器表面分别制备了5%、10%、15%三种质量浓度比的PVA薄膜。湿敏特性仿真及测试结果一致表明：PVA与纸基底协同作用可显著提高传感器灵敏度。随PVA浓度增加灵敏度增加,15%PVA传感器灵敏度最高,高湿灵敏度达到12.22 MHz/%RH,但随PVA浓度增加恢复特性变差,5%PVA湿度传感器具有良好的恢复特性,恢复度达83.87%。通过长期多次实验验证了PVA纸基湿度传感器具有良好的温度稳定性与中长期稳定性。与同类研究成果对比,文中设计在感湿范围及灵敏度方面有优势且制造工艺更简单,为低成本湿度传感器的大规模使用提供了可能。     

薄膜体声波传感器的有限元仿真与分析

薄膜体声波滤波器(FBAR)传感器的性能受结构和材料特性的影响很大。该文利用COMSOL Multiphysics有限元仿真软件,建立了FBAR传感器的二维、三维有限元结构模型。用氮化铝和氧化锌材料作为压电薄膜对建立的模型做了固体力学和静电学仿真分析,得到了FBAR传感器的谐振频率、导纳特性曲线和谐振频率处的位移分布情况。通过分析发现氮化铝压电薄膜阻抗特性曲线更平滑,而氧化锌压电薄膜存在明显的寄生谐振峰的问题。针对氧化锌压电薄膜存在的寄生谐振峰进行了优化,仿真分析了电极边长尺寸和电极厚度对寄生谐振的影响,实现了对寄生谐振峰的有效抑制。     

微声薄膜耦合谐振滤波器有限元建模与仿真

针对一维等效电路仿真模型不能对滤波器振动模式进行仿真的局限性,建立了微声薄膜耦合谐振滤波器二维和三维的有限元模型,仿真分析了滤波器在对称谐振频率和反对称谐振频率下的振动模式,并通过频率响应分析得到了滤波器的S参数.仿真结果表明,采用有限元分析法可实现微声薄膜耦合谐振滤波器几何参数以及电极结构的优化设计.