多壁碳納米管濕度傳感器穩(wěn)定性研究.pdf

1、隨著科技的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對(duì)環(huán)境濕度檢測(cè)和控制提出了更高需求。1991年Iijima發(fā)現(xiàn)的碳納米管具有大的比表面積、突出的力學(xué)特性以及獨(dú)特的導(dǎo)電性等優(yōu)良性能。其良好的吸附能力使碳納米管易于吸附水汽，可作為濕敏材料。以碳納米管為感濕材料的濕敏傳感器具有靈敏度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，是目前濕度傳感器研究的熱點(diǎn)。
　　本文首先對(duì)多壁碳納米管的復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)和大比表面積的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行闡述，解釋了碳納米管具有良好吸附性能的原因；針

2、對(duì)碳納米管與濕敏薄膜中吸附的水分子的相互作用，分析了直流或低頻下傳感器的電阻信號(hào)與電容信號(hào)的感濕機(jī)理。
　　設(shè)計(jì)并制作了叉指結(jié)構(gòu)的多壁碳納米管濕敏傳感器。首先對(duì)實(shí)驗(yàn)用的碳納米管進(jìn)行了硝酸氧化處理。利用蒸鍍技術(shù)在玻璃襯底上蒸鍍金屬Al薄層后，采用光刻工藝將其刻成叉指電極圖形。以絲網(wǎng)印刷法在電極表面涂覆上一層碳納米管復(fù)合材料薄膜，通過(guò)燒結(jié)處理完成傳感器制作。進(jìn)行多項(xiàng)對(duì)比實(shí)驗(yàn)確定了傳感器優(yōu)化的工藝參數(shù)。
　　對(duì)制成的傳感器進(jìn)行測(cè)試

3、與分析，獲得如下結(jié)果：傳感器的電容濕敏特性的靈敏度較高而電阻濕敏特性的線性度更好；傳感器具有良好的可重復(fù)性，其響應(yīng)和恢復(fù)時(shí)間分別為8s和16s；經(jīng)酸處理后的傳感器表現(xiàn)出明顯的半導(dǎo)體特性和較高靈敏度，但具有一定的溫漂。
　　本文重點(diǎn)研究了碳納米管濕敏傳感器的穩(wěn)定性的影響因素。研究了測(cè)試頻率和測(cè)試電壓對(duì)傳感器工作造成的影響，通過(guò)引入電介質(zhì)物理中的介電弛豫效應(yīng)及量子力學(xué)中的隧道電子貫穿效應(yīng)，對(duì)由實(shí)驗(yàn)得出的傳感器靈敏度及穩(wěn)定性與測(cè)試頻率及