二氧化錫-多壁碳納米管涂層織物氣敏傳感器研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，我國工業(yè)化程度也逐漸提高，隨之而來環(huán)境污染問題也日益嚴(yán)重。在人們生產(chǎn)活動中每時每刻都向大氣中排放各種有毒有害氣體。這些氣體不僅對自然環(huán)境產(chǎn)生極大的污染和破壞，還對人們的身體健康有著極大危害。氣敏傳感器可以通過將氣體種類、濃度等信息轉(zhuǎn)化為電信號，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)對有害氣體的監(jiān)控、識別、報(bào)警等功能。雖然經(jīng)過幾十年的發(fā)展，但現(xiàn)有的氣敏傳感器無論從便攜性還是敏感性上都不能滿足社會發(fā)展的需要。而近年來，隨著材料學(xué)和電子工業(yè)的發(fā)

2、展，智能紡織品成為紡織前沿技術(shù)領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究課題，開發(fā)具有更多功能的智能紡織品已經(jīng)成為國際紡織服裝品市場的一個競爭點(diǎn)。因此，開發(fā)一種基于紡織結(jié)構(gòu)的氣敏傳感器對于智能紡織品的發(fā)展和人們生活環(huán)境的監(jiān)測具有重要意義。
　　論文先以輝光放電氧等離子改性后的多壁碳納米管為骨架材料，通過使用溶膠凝膠法制備出具有殼核結(jié)構(gòu)的二氧化錫／多壁碳納米管納米復(fù)合材料。采用拉曼光譜來表征氧等離子改性效果，XRD表征復(fù)合材料的物相結(jié)構(gòu)，SEM以及TEM來觀察

3、納米材料的表面形貌。結(jié)果發(fā)現(xiàn):使用輝光放電氧等離子體對MWCNTs進(jìn)行改性處理，可以有效引入含氧官能團(tuán)、增加表面缺陷，并且不損傷MWCNTs基體結(jié)構(gòu)。SnO2以紅金石結(jié)構(gòu)均勻連續(xù)的包覆在MWCNTs，形成明顯的殼核結(jié)構(gòu)，SnO2沉積厚度小于10nm。以叉指電極作為載體，構(gòu)建SnO2-MWCNTs氣敏傳感器，氣敏測試結(jié)果表明傳感器對CO的靈敏度隨著溫度升高成先升高再減小的趨勢，并且在300℃達(dá)到最大(11.3)。在檢測100ppm～100

4、0ppm濃度范圍的CO時靈敏度與氣體濃度表現(xiàn)出較好的線性相關(guān)關(guān)系。
　　本文選用棉纖維和滌綸長絲為基體材料，分別以機(jī)織嵌織織物和針織襯緯織物為柔性電極，并使用噴涂法和浸漬干燥法對電極進(jìn)行氣敏材料涂層，制成柔性氣敏傳感器。通過對柔性氣敏傳感器的電阻、靈敏度與織物組織、嵌織比例、涂層厚度之間的關(guān)系進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn):兩種結(jié)構(gòu)傳感器的電阻都會隨涂覆次數(shù)或時間的增加呈先下降，后期趨于穩(wěn)定的趨勢。對NH3的靈敏度測試表明銅絲的嵌織比例對氣敏性能影