石墨烯復(fù)合材料基柔性薄膜傳感器.pdf

1、近幾年來我國社會經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，人們的生活質(zhì)量有了很大的改善。然而人們?nèi)粘５木幼…h(huán)境和工作環(huán)境卻受到巨大的破壞，人們?nèi)粘Ｉ詈椭圃鞓I(yè)生產(chǎn)排放的各類有毒有害氣體對人們身體健康的損害也越加嚴(yán)重。而目前常用的傳感器存在響應(yīng)性能低、選擇性差、環(huán)境穩(wěn)定性差、工作溫度高和便攜性欠佳等缺點(diǎn)。新型氣敏材料-石墨烯(graphene)是碳原子發(fā)生sp2雜化而組成的單原子層結(jié)構(gòu)納米材料，擁有優(yōu)異的結(jié)構(gòu)特性，并且其本身擁有相對大的比表面積和高速的載流子傳輸性能

2、，是一種比較理想的、有潛力的新型氣體傳感材料。基于石墨烯的復(fù)合材料以及化學(xué)修飾、化學(xué)摻雜或是表面官能團(tuán)功能化的石墨烯氣體傳感器提高了氣敏響應(yīng)值與循環(huán)穩(wěn)定性，增強(qiáng)了對目標(biāo)氣體的選擇性，可在室溫下檢測，并且可加工性強(qiáng)、器件體積大大減小，適用于集成到便攜式及柔性電子學(xué)器件中。因此石墨烯基納米復(fù)合材料及功能化石墨烯材料在構(gòu)筑柔性的氣體傳感器方面具有巨大的發(fā)展?jié)摿?，已成為各國廣大研究者的研究熱點(diǎn)
　　本論文主要基于新型二維納米材料石墨烯p型

3、半導(dǎo)體的氣體傳感機(jī)理及目前國內(nèi)外柔性傳感器的研究熱點(diǎn)，將石墨烯與其他高分子材料復(fù)合以及磺酸基官能團(tuán)功能化，大大提高其氣體傳感性能，并且在制備柔性、便攜式氣體傳感器件等方面進(jìn)行了研究工作。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　1.開發(fā)了一種石墨烯與導(dǎo)電高分子聚苯胺復(fù)合材料的柔性、透明氨氣傳感薄膜，可將其集成到可穿戴、可折疊的柔性電子設(shè)備中。通過在還原石墨烯的酸性溶液中原位聚合聚苯胺，并在聚合的過程中沉積在柔性透明的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PE

4、T)基底上，形成多層級納米網(wǎng)絡(luò)狀復(fù)合材料傳感膜。該氣體傳感膜在氨氣濃度為100 ppb至100ppm的測試范圍內(nèi)表現(xiàn)出了優(yōu)異的傳感性能;在可見光區(qū)，該傳感薄膜的透明度在80％以上;響應(yīng)時間(36s)和恢復(fù)時間(18 s)短;傳感性能穩(wěn)定，在1000次的彎曲/延伸循環(huán)試驗中，氣體傳感性能未發(fā)生衰減。該工作在制備柔性、透明氣體傳感薄膜及將其集成到可穿戴的、柔性電子設(shè)備中有一定指導(dǎo)意義。
　　2.通過靜電紡絲高分子聚丙烯腈(PAN)構(gòu)筑