聚電解質(zhì)濕敏材料及其濕度傳感器.pdf

1、本論文設(shè)計(jì)合成了含硅聚電解質(zhì)、超支化聚羧酸鹽及其與納米氧化鋅復(fù)合物、超支化聚季胺鹽等三種濕敏材料，采用1H-NMR、FT-IR、TGA、SEM、TEM、AFM等方法表征其組成和形貌結(jié)構(gòu)。分別通過靜電紡絲法、溶液浸涂法和靜電噴涂法制備了薄膜電阻型和聲表面波(SAW)型濕敏元件，并研究了其在室溫下的濕敏響應(yīng)特性，以及對(duì)于溶劑中水分的電響應(yīng)特性。
　　 采用靜電紡絲法，制備了具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的含硅聚電解質(zhì)及其與聚苯胺和聚吡咯等復(fù)合納米纖維

2、電阻型濕敏元件，測(cè)試了其響應(yīng)靈敏度、響應(yīng)時(shí)間、濕滯等濕敏響應(yīng)行為。研究了電極修飾、成膜方法、復(fù)合等對(duì)于元件濕敏響應(yīng)特性的影響。制備的含硅聚電解質(zhì)與聚苯胺復(fù)合納米纖維濕敏元件在22-97％RH較寬的濕度范圍內(nèi)，阻抗從107Ω變化為104Ω，體現(xiàn)了較高的響應(yīng)靈敏度，在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)下良好的響應(yīng)線性度(R2=0.979)，以及快速響應(yīng)(吸濕7s，脫濕19s)和很小的濕滯(1.6％RH)。
　　 采用靜電噴涂方法，在單端延遲線型聲表面波器件

3、表面沉積含硅聚電解質(zhì)敏感膜，制備了SAW型濕敏元件。研究了噴涂液濃度，噴涂時(shí)間等對(duì)于SAW元件的濕敏響應(yīng)特性影響。制備的濕敏元件在11-97％RH的濕度范圍內(nèi)，具有快速(吸濕、脫濕時(shí)間均小于10s)、靈敏度較高(400Hz/％RH)、且響應(yīng)重復(fù)性和高濕環(huán)境下穩(wěn)定性較好等優(yōu)點(diǎn)。
　　 以超支化結(jié)構(gòu)聚酯為核，制備了含有不同堿金屬離子(Li+，Na+，K+)的陰離子型超支化聚羧酸鹽濕敏材料(HBPC)，并與氧化鋅納米棒以及納米粒子復(fù)合

4、，制備了有機(jī)/無機(jī)納米復(fù)合濕敏材料。AFM測(cè)試顯示納米氧化鋅在復(fù)合材料中分散良好。采用浸涂法制備了超支化聚羧酸鹽及其與納米氧化鋅復(fù)合電阻型濕敏元件，研究其濕敏響應(yīng)特性。發(fā)現(xiàn)堿金屬離子類型對(duì)元件的濕敏性能影響很大；而與納米氧化鋅復(fù)合，減小了元件的濕滯，加快了響應(yīng)，提高了濕敏響應(yīng)特性。
　　 以超支化結(jié)構(gòu)聚酯H20為核，制備了陽離子型超支化聚季銨鹽濕敏材料，采用浸涂法制備了電阻型濕敏元件。對(duì)比了其與典型的線型聚電解質(zhì)濕敏材料(PDM

5、AEM-BB)以及聚合物/金屬鹽復(fù)合濕敏材料(PEO/LIClO4)的濕敏響應(yīng)特性。發(fā)現(xiàn)超支化聚季胺鹽濕敏材料在低濕下阻抗較低，具有很寬的濕度檢測(cè)范圍(5-96％RH)，而且濕滯很小(1.1％RH)，響應(yīng)速度很快(吸濕8s，脫濕9s)，響應(yīng)靈敏度高，具有最佳的濕敏響應(yīng)特性。這可能與其超支化結(jié)構(gòu)相關(guān)。
　　 以具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的含硅聚電解質(zhì)為敏感材料，采用浸涂法制備了電阻型敏感元件，研究了其在不同極性的有機(jī)溶劑中對(duì)不同含量水分的響應(yīng)靈