聚合物湿敏薄膜的湿敏性能

一、高分子感湿膜的感湿特性（论文文献综述）

黄宜明^[1]（2021）在《基于聚酰亚胺薄膜的电容式湿度传感器研究》文中进行了进一步梳理湿度（Humidity）是一个重要的环境参数,在人类日常生活、生产活动中扮演了重要的角色。目前使用最广泛的高分子电容式湿度传感器凭借其测试量程宽、线性度高、响应时间短、长期稳定性好等优点受到了研发人员的广泛关注。但是,随着湿度传感器应用领域的扩展,人们对湿度传感器的各项特性指标提出了更高的要求,基于常规聚酰亚胺（Polyimide,PI）感湿材料的电容式湿度传感器因其高稳定性和高线性度成为了主流,但其灵敏度较低、温度系数大等问题限制了检测精度的提高及其应用范围。因此,研究高精度电容式湿度传感器的工作机理及其改进方案具有重要的理论和实践价值。近年来,纳米技术与传感器技术的融合给湿度传感器的性能优化提供了新思路。本文基于叉指电容的湿度传感器结构,采用高分子聚合物PI与纳米二氧化钛（Ti O2）的复合薄膜作为感湿材料,研制了一款高性能的电容式湿度传感器,根据实际应用需求,完成了仿真设计、制备表征、优化测试和补偿校准等工作。论文的主要内容概括如下。1.对不同类型的湿度传感器的工作机理进行了介绍,分析了当前湿度传感器研究领域面临的诸多挑战,描述了表征湿度传感器性能的特征参数,包括静态参数和动态参数。2.基于叉指电容结构的快速响应优势,设计了一种玻璃衬底的铂金属叉指电容结构,确定了叉指电极的宽度、间距和指数等参数。基于PI与纳米Ti O2的感湿机理,设计了PI以及3种不同掺杂浓度的PI/Ti O2感湿材料。使用COMSOL软件完成了传感器的建模,仿真了湿度传感器在不同相对湿度下的输出电容特性,此外,研究了电场线在感湿介质中的穿透深度与传感器灵敏度的定量关系,确定了优化的感湿薄膜厚度为50μm。3.利用傅立叶变换红外光谱仪（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、接触角测量仪和阻抗分析仪对制备的PI及PI/Ti O2感湿薄膜进行了表征测试,研究了复合薄膜中Ti O2含量与粗糙度、亲水性、介电常数和损耗因数的关系。搭建了湿度传感器电学参数测试平台,对灵敏度、湿滞、响应时间和稳定性等特性参数进行了测试。结果表明,优化设计（PI+5 wt.%Ti O2,50μm）的传感器灵敏度为12.84 f F/%RH,比未优化（纯PI,50μm）的传感器灵敏度（6.52 f F/%RH）提高了97%,湿滞为1.61%RH。4.完成了温度补偿设计和验证,最大湿度误差从温度补偿前的6.81%RH降低至0.82%RH。基于电容读出芯片MS3110设计了电容式湿度传感器的应用模块电路,实现了电容值到湿度值的在线补偿输出。综上,本文设计的电容式湿度传感器具有灵敏度相对较高、湿滞低等特点,另外还增加了在线温度补偿功能,不仅降低了湿度传感器的输出误差,还为其他类型的电容式传感器,如加速度传感器、惯性传感器等的应用电路设计提供了有益的参考,具有良好的实用价值。

代建勋^[2]（2020）在《聚合物电解质湿度传感器的制备及呼吸监测应用研究》文中研究指明湿度是人们生产生活中重要的环境参数。湿度的控制与检测在农业、工业、航空航天、货品储存等领域扮演着重要的角色。随着万物互联进程的加快,智能化社会的飞速发展对湿度传感器提出了更高的要求。近年来,科研工作者在追求湿度传感器性能提升的同时,也开展了突破传统领域的应用研究,特别是在人体呼吸监测方面逐渐崭露头角。现阶段临床医学中的呼吸监测（检测）手段主要是依赖肺功能仪、多导睡眠监测仪以及呼气末二氧化碳浓度监测技术。这些方法能准确地记录、评估呼吸活动中的各项参数指标,但是成本高、便携性差、使用门槛高、检测过程复杂,需要高端的设备和专业的检测人员。为了满足呼吸监测的传感器需求（高湿稳定、快响应）,研究人员发展了基于不同先进功能材料的湿度传感器,但目前的研究工作难以从多维度准确记录呼吸信号的变化并进行有效的建模分析。本论文面向呼吸监测对湿度传感器的需求,从湿敏材料的设计、合成以及湿敏器件的制备等角度开展研究工作,并在呼吸监测应用方面进行了探索。本论文主要研究内容包括:1、通过物理担载感湿盐的方式来构筑湿敏材料、调控湿敏性能的方法已广泛应用于高性能湿度传感器中。然而,先完成湿敏材料的制备,再物理担载感湿成分的“两步法”会造成感湿单元担载量不明确、分布不均等问题,难以保证湿度传感器的一致性。本论文通过原位担载技术,借助烯-巯点击化学聚合手段,将小分子氯化锂（LiCl）和高分子聚丙烯酸锂（PAALi）引入到疏水三维交联网状骨架中。通过调控锂盐的担载量,制备得到8%LiCl/PETMP-DVB和3%PAALi/MPOSS-DVB两种理想聚电解质湿敏材料,器件表现出较高的灵敏度、较小的湿滞和较短的响应恢复时间。8%LiCl/PETMP-DVB器件的灵敏度约为2个数量级（11%-95%RH）,湿滞为1.5%RH,响应/恢复时间为3.5 s/63 s（11%-95%RH）。3%PAALi/MPOSS-DVB器件的灵敏度大于2个数量级（33%-95%RH）,湿滞为2.2%RH,响应/恢复时间为1.2 s/0.6 s（11%-95%RH）。2、在原位担载设计思路的基础上,采用化学修饰的方法,结合原位制备技术和点击化学手段,将感湿单元通过共价键固定在交联骨架上,制备了基于MPOSS-DVB-SSS聚电解质材料的湿敏器件。通过调控和优化钠盐的化学计量比,得到具有不同感湿能力的湿敏元件,其中投料摩尔比为1:3:2的P2元件表现出最宽的感湿区间和优异的湿敏特性。器件在500 Hz工作频率下的灵敏度为634.7（11%-95%RH）,湿滞为4.5%RH,响应/恢复时间为5.5 s/23.7 s（11%-95%RH）。同时对器件的抗水能力进行了研究,证明了原位制备湿度传感器具有良好的稳定性。3、基于现有的化学修饰设计思想和原位制备工艺,制备了面向呼吸监测（人类呼出高湿气体检测）的高稳定、快响应双亲性离子凝胶基湿度传感器（MPOSSDVB-SSS和MPOSS-PIL）。对器件的响应恢复时间和高湿稳定性进行优化和深入研究。MPOSS-DVB-SSS器件的感湿区间为54%-95%RH,灵敏度约为2个数量级（11%-95%RH）,湿滞约为2.6%RH,响应/恢复时间为0.75 s/0.48 s（33%-95%RH）。MPOSS-PIL器件的感湿区间为33%-95%RH,灵敏度大于2个数量级（11%-95%RH）,响应/恢复时间为0.19 s/0.30 s（33%-95%RH）。借助石英晶体微天平和复阻抗图谱,对超快响应湿度传感器的敏感机理进行了研究。利用以上两种超快响应湿度传感器对不同受试者的不同呼吸状态进行了监测和数据采集处理,全面地对呼吸模式进行辨别和评估。4、针对多孔聚合物制备工序繁杂、可控性差的问题,本论文在第五章提出了一种制备三维多孔聚电解质湿敏材料的高效方法。利用呼吸图案法（水软模板法）,通过选择聚合物的种类,调控溶剂体系和环境湿度,制备了具有三维多孔结构的聚4-乙烯基吡啶（P4VP）薄膜,再利用聚合物的气相季铵化反应得到三维多孔的交联聚电解质湿敏材料。通过调整气相聚合的温度和时间来控制聚电解质的聚合度,最后借助丝网印刷技术在多孔膜表面印制银叉指电极,得到多孔聚电解质基湿度传感器。呼吸图案法的应用为多孔聚电解质便捷、可控、高效地制备提供了新的途径。

庄庄^[3]（2020）在《磺化聚醚醚酮类湿敏材料的设计及其湿度传感器的性能研究》文中认为本论文探究了磺化聚醚醚酮类聚合物用于湿度传感器领域的可能性和应用价值,因其具有优异的机械性能、良好的尺寸稳定性、更宽的工作区间和灵敏的低湿度响应能力等优点,被证明适合用作电阻型湿度传感器的感湿膜材料,制备高性能湿度传感器。1.首先通过后磺化的方法,制备了磺化聚醚醚酮材料（SPEEK）,并通过金属离子取代,探究了不同金属离子取代前后SPEEK聚合物的综合性能,感湿特性指标的测试结果表明:基于Ca2+取代后磺化型SPEEK的湿度传感器表现出最优异的综合性能。2.为了得到具有精确且更高磺化度（Ds）的SPEEK,探究聚合物的化学结构对其应用于湿度传感器的感湿特性的影响,采用直接合成法制备一系列具有不同Ds的主链型SPEEK。首次将主链型磺化聚醚醚酮应用于湿度传感器,扩大了SPEEK湿敏材料的相对湿度测试区间,并提高了其综合性能。我们发现:随着Ds的增加即聚合物链段中离子单体比例的增加,湿度传感器的湿滞先减小后增加。3.由于增加体系内亲水性位点可以降低聚电解质的湿滞效应,我们发现:在聚合物体系内引入聚醚类非离子亲水性化合物聚乙二醇（PEG）柔性链段,可以显着减小湿度传感器的湿滞效应。进一步选择与在湿敏材料领域广泛应用的Li Cl进行掺杂,推测基于SPEEK/PEEK-co-PEG/LiCl复合材料的湿度传感器同时具备聚电解质SPEEK电离的离子导电和PEG-Li+蠕动络合导电两种传导机理,证明PEG和Li+的引入可以显着提高湿度传感器的感湿特性。4.基于以上工作基础,设计Ca2+-SPEEK离子交联网络,证明Ca Cl2不仅作为掺杂剂显着提高了湿度传感器的灵敏度,而且作为交联剂降低了湿度传感器的湿滞。此外,探究了Ca Cl2作为掺杂剂的负载量对于SPEEK聚合物复合材料的微观形貌、热稳定性以及湿度传感器的感湿机理的影响规律。

武剑云^[4]（2018）在《基于电容型湿度传感器聚酰亚胺薄膜感湿性能的研究》文中指出随着科技的发展和生活水平的提高,国防、医疗、交通、工农业生产及居室环境等领域对湿度控制的要求越来越高,部分领域对湿度传感器动态响应特性提出了较高要求。湿敏元件是湿度传感器的核心部件,而作为湿敏元件的主要组成部分,湿敏材料的湿滞和动态响应特性及其水蒸气传质机理研究却相对较少。由于优良的物理化学性能,聚酰亚胺高分子材料其作为湿敏材料被广泛应用于湿敏元件中。然而,由于聚酰亚胺感湿膜中水蒸汽传质过程的复杂性,如常常伴有水分子凝聚和化学反应,迄今为止,尚缺乏能够准确描述聚酰亚胺感湿薄膜水蒸气传质机理的模型方程,以及相关物性参数的实验及数据。因此,开展聚酰亚胺感湿薄膜相关物性参数的实验测试和研究,并以此完善聚酰亚胺感湿薄膜水蒸气传质机理模型方程,准确描述湿敏元件动态响应特性的感湿机理,优化其湿滞和动态响应等特性,理论和实际意义巨大。本课题首先通过改变聚酰亚胺的成分和浓度,制备一系列不同成分、不同厚度、不同浓度的聚酰亚胺薄膜并针对不同厚度、浓度和成分的聚酰亚胺感湿薄膜物性参数进行实验测试,获得基本物性参数;为了测得聚酰亚胺薄膜的感湿特性,设计搭建了水分子有效扩散系数测试系统。其次测定了聚酰亚胺感湿膜中水分子含量、有效渗透系数,感湿膜吸湿、脱湿时间以及水分子的有效扩散系数。最后基于理论分析,构建数值模型,尝试对聚酰亚胺感湿薄膜水蒸气传质过程和机理进行进一步研究,得出聚酰亚胺感湿膜的最佳设计参数。研究结果可以增进对聚酰亚胺感湿膜水分子感湿机理的认识,为优质湿敏元件的生产提供基础依据。通过本文研究,得出以下结论:1)采用二酐PMDA、BPDA与二胺BAPP、ODA能够合成理想的聚酰亚胺感湿膜,且感湿膜浓度不影响PI的生成。2)搭建的水分子扩散系数测试系统能够有效测试聚酰亚胺感湿膜的湿敏特性。3)实验测得聚酰亚胺感湿膜厚度对感湿膜湿敏特性的影响非常显着,感湿膜的感湿性能随着浓度增加和膜厚减小越来越优良,但感湿膜浓度与厚度相互制约。对于不同成分的聚酰亚胺感湿膜,有效扩散系数相近,说明PI成分对其感湿性能影响不大。环境温度的升高能够有效增加水分子的扩散系数。4)聚酰亚胺感湿膜的脱附过程总是比吸附过程耗时更长。5)本文建立的数值模型较为合理,可以有效应用于环境中水分子向感湿膜传递的研究。6)数值模拟结果显示,感湿膜厚度和孔隙率对水分子在感湿膜中扩散的影响最为显着,提高环境温度和环境相对湿度突变范围能够在一定程度上改善感湿膜的吸湿特性。

赵路^[5]（2015）在《聚3,4-乙烯二氧噻吩导电涂料的制备及性能研究》文中认为聚3,4-乙烯二氧噻吩（PEDOT）是一种导电高分子材料,具有化学性能稳定,导电性好,透光率高,耐高温等优良性能,其在抗静电涂层、透明导电材料、电致发光器件、电容器和有机发光二极管等诸多领域有广泛的应用。但本征PEDOT通常是一种不溶不熔的物质,难以加工,严重限制了其应用。后来德国拜耳公司采用一种水溶性的高分子聚电解质聚苯乙烯磺酸钠（PSS）掺杂解决了 PEDOT的溶解性问题,虽然制备的PEDOT/PSS聚合物能均匀分散在水中,且能形成完整透明的薄膜,但PEDOT/PSS薄膜却存在易吸潮、耐水性差和导电率不高等问题。因此,为了 PEDOT能在各领域更好地应用,需对PEDOT薄膜的性能加以改善。本文在相关PEDOT研究的基础上,通过引入油溶性单体丙烯酸丁酯（BA）和苯乙烯（St）,合成了 PEDOT/聚（苯乙烯磺酸钠-丙烯酸丁酯-苯乙烯）（PEDOT/P（SSNa-BA-St））导电涂料,并对薄膜的导电性、透光率、耐水性和稳定性等进行了细致研究,为PEDOT在透明导电材料中的应用提供了理论基础和实验依据;此外,本文还对PEDOT复合薄膜的湿敏性能进行了初步探讨,研究了PEDOT/PSS,PEDOT/聚（苯乙烯磺酸钠-烯丙基磺酸钠）（PEDOT/P（SSNa-SAS））和PEDOT/P（SSNa-BA-St）薄膜的感湿特性、响应特性、湿滞特性和长期稳定性等湿敏性能,证明了 PEDOT作为湿敏材料应用于湿度传感器的可行性,它是继聚吡咯和聚苯胺之后的一种新型湿敏材料。本文的主要结论如下:（1）红外光谱表征结果显示,PSS已经成功的掺杂到了 PEDOT链上;制备的PEDOTVP（SSNa-BA-St）薄膜,其易吸潮的问题得到明显改善,当SSNa/（BA+St）的质量比分别为7:3和3:7时,PEDOT/P（SSNa-BA-St）薄膜的导电性最好,表面电阻可达到104Q;丙烯酸的引入改善了薄膜在PET基材表面的附着力;SSNa/（BA+St）的比例一定,EDOT的加入量为2.0g时,膜的表面电阻最小,达到了 103Ω,导电性最好;柔韧性测试结果表明,PEDOT/P（SSNa-BA-St）膜的形变性高于PEDOT/PSS膜;随着球磨分散时间的增加,导电涂料中粒子的尺寸逐渐减小,膜的平均透光率逐渐增大,但膜的表面电阻与分散前有所增大;随着均质分散时间的增加,膜的表面电阻略有减小,膜的透光率逐渐增大;乙二醇、二甲亚砜和异丙醇三种有机溶剂的掺杂对膜的导电性都有一定的提高作用,其中乙二醇的掺杂效果最好,膜的表面电阻可减小2～3个数量级;交联剂乙酰丙酮铝和乙酰丙酮铁可使膜的导电性得到一定的提高,并且能够增强膜的耐水性能;离心稳定性测试结果表明,导电涂料的稳定性还有待进一步提高。（2）研究了 PEDOT/PSS、PEDOT/P（SSNa-SAS）和 PEDOT/P（SSNa-BA-St）三种湿敏元件的感湿特性,在整个湿度范围内三者都表现出了较高的灵敏度,其中PEDOT/P（SSNa-BA-St）湿敏元件的灵敏度和线性响应度最高;经盐酸掺杂后的PEDOT/P（SSNa-BA-St）湿敏元件,在低湿下的阻抗比掺杂前减小了,且线性响应度也提高了;加入交联剂乙酰丙酮铝和乙酰丙酮铁后的PEDOT/P（SSNa-BA-St）湿敏元件,在低湿下的阻抗减小了一个数量级,且在整个湿度范围内表现出了良好的灵敏度;PEDOT/PSS、PEDOT/P（SSNa-SAS）、PEDOT/P（SSNa-BA-St）、盐酸掺杂的PEDOT/P（SSNa-BA-St）及含有交联剂乙酰丙酮盐的PEDOT/P（SSNa-BA-St）几种湿敏元件中,含交联剂乙酰丙酮盐的PEDOT/P（SSNa-BA-St）湿敏元件响应最快,吸湿和脱湿时间分别为 15s 和 30s;PEDOT/PSS、PEDOT/P（SSNa-BA-St）和含交联剂的PEDOT/P（SSNa-BA-St）三种湿敏元件的湿滞分别为15.4%RH、4.3%RH和3.0%RH;湿敏元件在三个不同湿度条件下分别放置60天后,阻抗值基本上没有变化,表现出了很好的长期稳定性。

姜浩^[6]（2014）在《钒钛酸掺杂聚苯胺薄膜的制备和湿敏性能的研究》文中提出本文采用恒电位法制备了钛酸、钒酸和钒钛酸修饰的薄膜湿敏材料，通过光学显微镜观察，钒钛酸成膜性较好。钒酸和钒钛酸两种薄膜在相对湿度11%～97%的范围内，具有一定的湿敏特性，但湿滞较大，感湿特性需进一步改善和提高。采用原位化学氧化法和恒电位法制备了聚苯胺，其中恒电位法制备的聚苯胺表现出较好的湿敏性能，同时该方法与原位法相比具有工艺简单、快速的优点，具有工业化应用前景。利用盐酸、钛酸、钒酸、钒钛酸对聚苯胺进行掺杂，并对其湿敏性能进行研究，探讨了掺杂作用对本征态和掺杂态聚苯胺的湿敏性能的影响。结果表明，采用恒电位法电化学聚合聚苯胺的同时原位掺杂的钒钛酸，湿敏元件在整个湿度范围内电阻变化约3个数量级左右，曲线灵敏度较高，线性度较好，元件的湿滞约为5%RH，响应和恢复速度均很快，是一种湿敏性能较好的新型湿敏材料。

黄林^[7]（2009）在《几种改性聚电解质湿敏材料的制备及性能研究》文中提出近年来,湿度的测量和监控已经在工农业生产、环境监控和保护、气象、粮食储藏、科学研究等方面有着广泛的应用,对湿敏元件所用材料的研究也日益增多,在诸多湿敏材料中,高分子聚电解质材料因其具有容易制备、价格低、响应迅速、灵敏度高等优点而备受关注,但也具有湿滞较大、高湿下稳定性差、长期稳定性不好等缺点。为了解决这些缺点,聚电解质材料通常采用共聚、接枝、交联、有机/无机复合、IPN等方法进行修饰改性。本文采用自由基共聚的方法,制备了溴代正丁烷季胺化甲基丙烯酸二甲氨基乙酯与γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷（KH570）的共聚物（MEBA-co-KH570）,及甲基丙烯酸二乙氨基乙酯与疏水性单体甲基丙烯酸丁酯（n-butyl methacrylate, BMA）的共聚物（DEAEMA-co-BMA）;并用模板法制备了基于TiO2有序多孔膜和聚苯乙烯磺酸钠的湿敏元件。以共聚物MEBA-co-KH570为湿敏材料,制备了电阻型湿敏元件,研究其湿敏性能及季胺化时间、聚合物浓度对湿敏性能的影响。并通过掺杂LiCl、CaCl2、FeCl3三种无机盐对聚合物湿敏材料进行修饰改性,研究了掺杂不同无机盐、掺杂无机盐浓度对元件湿敏性能的影响,并利用复阻抗谱研究了掺杂无机盐与对湿敏性能的影响。实验结果表明:聚合物浓度为10mg/ml时,元件显示出很好的灵敏度和线性度;湿敏元件的阻抗随季胺化时间的延长、聚合物浓度的增加而减小;掺杂LiCl和CaCl2可使元件阻抗变小,掺杂FeCl3却使元件阻抗增大;LiCl的最佳掺杂浓度为10-5mol/ml。采用1,4-二溴丁烷交联季胺化DEAEMA-co-BMA共聚物,制备了交联季胺化湿敏元件,主要讨论了交联季胺化时间、有机溶剂等对元件性能的影响,对不同有机蒸汽环境中元件的表面形貌、响应时间和长期稳定性也做了测定和研究。结果表明元件具有响应线性好、灵敏度高、稳定性好、耐丙酮有机溶剂等优点。用模板法制备了基于TiO2有序多孔膜和聚苯乙烯磺酸钠的湿敏元件,用SEM对其进行了表面形貌分析,研究其湿敏性能,发现与本征NaPSS湿敏材料相比,NaPSS/ TiO2复合湿敏材料的元件具有更高的灵敏度,更快的响应和更小湿滞。

吕鑫^[8]（2008）在《高分子湿敏材料的设计、制备及性能和应用研究》文中提出本论文共设计制备了四个系列共八种新型高分子湿敏材料:含硅聚电解质湿敏材料;季铵盐类聚电解质湿敏材料;吡咯基聚电解质湿敏材料;超支化聚合物湿敏材料。聚合物湿敏材料的制备是采用溶胶-凝胶、自由基共聚、紫外光辐射、接枝、原位生长等方法。并且,采用FT-IR、NMR、TGA、TEM、SEM、UV-Vis等手段对其组成和结构进行了表征。通过浸涂及静电纺丝方法在金叉指电极表面成膜,制备了湿敏元件。研究了湿敏元件的感湿特性,讨论了元件敏感层的组成、结构,微观形貌,及其制备工艺条件等因素对湿敏元件响应性能的影响,探讨了湿敏材料的感湿机理。利用溶胶-凝胶反应制备了具有交联结构的3-氨丙基三乙氧基硅烷季铵盐（APTS-BB）湿敏材料。考察了聚合物组成,预聚液浓度,季铵化试剂种类,以及制备工艺（季铵化时间,预聚液陈化及加热交联时间,电极结构）对湿敏元件感湿特性的影响。所制备的元件具有制备简便（一步法）,响应灵敏度高（在97-11%RH相对湿度测量范围内,阻抗值变化四个数量级:103-107Ω）,响应线性度好（R2=0.977）,湿滞小（1.1%）,响应速度较快（吸湿30.1s,脱湿34.8s）等优异的性能,而且还具备良好的耐高温高湿,耐水,及耐溶剂特性。通过交流复阻抗谱分析,其湿敏行为与典型的聚电解质湿敏材料相一致,导电机理主要为离子导电。采用自由基聚合,制备了季铵盐/聚醚共聚湿敏材料。考察了聚醚/季铵盐共聚比例、掺杂盐含量、掺杂盐种类对湿敏元件感湿特性的影响。该元件具有极宽的湿敏响应区间（0-97%RH）,极佳的响应线性度（R2=0.997）,以及较高的灵敏度（三个数量级:103-106Ω）,较小的湿滞（1.6%RH）和较快的响应速度（吸湿48.6s,脱湿23.4s）。此外,该元件即使在～0%RH下,其依然保持了导电性（阻抗值:106Ω）,可应用于低湿环境下湿度的监测。采用紫外光辐射法制备了具有交联结构的季铵盐-二乙烯基苯（PDB-DVB）湿敏材料。考察了季铵盐/二乙烯基苯共聚比例,交联剂种类,季铵盐基团预聚与否,紫外光辐射时间对湿敏元件感湿特性的影响。所制备的元件响应灵敏度高（97-22%RH测量范围内,阻抗值变化三个数量级:103-106Ω）,响应线性度好（R2=0.959）,湿滞小（1%）,响应速度快（吸湿9.1s,脱湿31.7s）。紫外光辐照交联法制备工艺简便（低温:＜60℃,周期短:＜1h）,同时制备的元件具有较好的耐水性。采用接枝、氧化聚合的方法,制备了基于吡咯的聚电解质湿敏材料。考察了预聚液浓度、羧酸盐种类对湿敏元件感湿特性的影响。元件在0-97%RH测量范围内,阻抗变化两个数量级:104-106Ω,线性度为:R2=0.988,具有快的响应速度（吸湿12.5s,脱湿15.2s）以及小的湿滞（4.7%RH）。元件在低湿（～0%RH）下仍具有电导性（阻抗值:106Ω）,可以应用于低湿环境下相对湿度的检测。此外,对湿敏元件在低湿、高湿下的湿敏响应特性进行了研究,探讨了其湿敏机理。该湿敏元件同时具备电子及离子两种导电机制。以超支化聚酯H20为核,制备了具有超支化结构的羧酸盐以及季铵盐湿敏材料。考察了端基接枝种类、接枝数量及超支化结构对湿敏元件感湿特性的影响。元件在97-11%RH测试范围内,具有高的响应灵敏度（阻抗值变化三个数量级:103-106Ω）,响应线性度为:R2=0.902,小的湿滞（1%RH）,以及较快的响应速度（吸湿9.08s,脱湿9.46s）。与线形聚合物湿敏材料相比,超支化季铵盐材料的阻抗值较低,湿敏响应范围较宽。利用熔融缩聚的方法制备了具有超支化结构的聚酰胺湿敏材料（HBPA）。通过季铵化反应可以提高材料的湿度敏感性,但材料的响应线性度有所下降。纯HBPA材料在低湿下阻抗值较高,通过共混、接枝两种方法将碳纳米管引入HBPA体系,有效降低了HBPA在低湿环境下的阻抗,扩大了其湿敏响应区间。探索了含硅聚电解质APTS-BB湿敏元件在有机溶剂微量水分测试中的应用,研究了元件在不同极性、不同水含量溶剂中的湿敏特性,及其动态敏化行为,并提出了相应的机理。采用静电纺丝的方法制备了APTS-BH纤维状湿敏材料,初步研究了纺丝液配比,纺丝时间,纺丝电压对元件感湿特性的影响。较之薄膜材料,纤维状湿敏材料的响应速度大大提高。

苏凤^[9]（2008）在《电容湿度传感器性能研究》文中研究指明随着湿度在我们日常生活中起着越来越重要的作用,人们对湿敏器件的研究也如火如荼。近年来,由于湿敏电容器具有灵敏度高、响应快、滞后量小、且容易实现小型化和集成化等众多优点而得到了很大的发展。湿敏器件中的半导体氧化物陶瓷与高分子聚合物是应用较广的感湿物质。由于应用领域不同,对湿度传感器的技术要求也不同。从制造角度看,同是湿度传感器,材料、结构不同,工艺不同,其性能和技术指标有很大差异。本文以多孔氧化铝和聚酰亚胺作为研究材料,分析了其感湿机理,从电容角度展开研究,对多孔氧化铝进行结构尺寸设计,从孔深孔径出发分析提高灵敏度的方法以及此时单位面积上孔的数目;对于PI高分子湿度传感器感湿结构尺寸进行设计,提出圆环体感湿单元结构,根据传统长方体连续薄膜、圆柱体以及圆环体感湿单元三种结构的归一化电容,对设计器件的响应时间性能进行分析对比。设计结果表明,利用多孔氧化铝孔的深宽尺寸结构,设置孔深比k1以及孔面积比k2两个参数,分析了电容湿度传感器的灵敏度特性,得出了在低频时,当k1接近1,k2接近2.15,孔密度约为8.26*109个/cm2时,湿敏器件可获得较好的灵敏度性能;在高分子聚合物为感湿材料的电容湿度传感器中,设计了水蒸气从内外周扩散的圆环体感湿膜结构,达到减小响应时间的目的。结果表明圆环体感湿单元结构的响应时间仅是传统的长方形连续感湿膜响应时间的1/10,比已有的圆柱体感湿单元结构可降低77.2%,大大降低了器件的响应时间。

陈友汜^[10]（2007）在《高分子及其复合湿敏、气敏材料的设计、制备和敏感特性》文中研究指明本论文设计制备了四种类型共七种高分子及复合高分子湿敏材料:基于聚4-乙烯基吡啶/聚甲基丙烯酸缩水甘油酯（P4VP/PGMA）互穿网络聚合物（IPN）;基于聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯/聚甲基丙烯酸缩水甘油酯（PDMAEM/PGMA）互穿网络聚合物及其分别与聚苯胺（PANI-CSA）或聚吡咯（PPy）的复合物;聚苯乙烯磺酸钠（NaPSS）以及聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDDA）聚电解质材料与多壁碳纳米管复合物,和羧基改性超支化聚合物H20。通过浸涂法在金叉指电极表面涂膜,再经过加热处理,同时进行季铵化、交联反应,方便地制备互穿聚合物网络湿敏元件及其它湿敏元件。另外,采用气相聚合、溶液原位生长、静电纺丝三种方法直接制得了聚吡咯、聚吡咯/多壁碳纳米管复合物以及聚吡咯复合物纳米纤维气敏材料及气体敏感元件。使用FT-IR、UV-vis、XRD、TGA、TEM、SEM、AFM和拉曼光谱等手段表征了材料组成和形貌。研究了湿敏元件的湿敏特性以及气敏元件对氨气、甲醇等有机气体的气敏特性。讨论了敏感层的组成、结构及其微观形貌,制备工艺条件等因素对敏感元件响应性能的影响。探讨了敏感材料的湿敏或气敏机理。研究了制备互穿聚合物的浸涂液总浓度、浸涂液中互穿聚合物组成比例、交联剂浓度、制备工艺（电极结构、浸涂液陈化时间、季铵化温度及时间、敏感层的厚度、保护膜）以及测试环境（测试温度、频率）等,对基于P4VP/PGMA互穿聚合物网络（IPN）湿敏元件感湿特性的影响。与基于单一亲水、疏水网络或半互穿网络的元件相比,制得的电阻型湿敏元件,不仅在95～25%RH范围,阻抗变化范围103～106Ω,具有响应快（吸湿3 s、脱湿时间21 s）,灵敏度高（103）,湿滞小（～1%RH）以及线性度好（R2=0.996）等优异的湿敏响应特性,而且还具备良好的耐高温高湿、耐水、耐溶剂特性。通过交流复阻抗谱分析,研究其湿敏特性并建立等效模型,其湿敏行为与典型聚电解质湿敏材料相一致,导电机理主要为离子导电,而亲疏水组分的比例是决定元件表现为电阻型响应或电容型响应的关键。研究了互穿聚合物的组成、制备工艺,对基于PDMAEM/PGMA IPN湿敏元件的感湿特性的影响,发现该元件在98～18%RH湿度范围内,阻抗变化范围103～107Ω,同样具有响应快（吸湿4 s、脱湿20 s）,灵敏度高（～104）,湿滞小（～2%RH）等优良的湿敏响应特性,同时还发现该元件具有良好的耐水性（20 min）。同时,以该湿敏膜为基,采用聚吡咯的气相聚合法,或涂覆可溶聚苯胺,制得了复合湿敏元件。发现复合元件不仅基本保留了IPN湿敏元件原有的湿敏特性,而且低湿条件下的阻抗明显降低,有利于较低湿度环境（15～30%RH）的检测。研究了多壁碳纳米管的引入对聚苯乙烯磺酸钠、聚二甲基二烯丙基氯化铵湿敏响应特性的影响,讨论了复合物组成对其湿敏特性及其湿敏机理的影响。元件在98～20%RH范围的阻抗随湿度降低线性减少,为较低湿度的测量提供了基础。该类复合湿敏元件的感湿行为主要受离子导电与本征电子导电两种机理所控制。初步探讨了通过端基改性制备基于超支化聚酯H20的湿敏材料,及其湿敏元件的感湿特性。发现羧基改性超支化H20湿敏材料随末端基的性质和数量的不同,其表现出不同的湿敏特性。研究了氧化剂、掺杂剂种类和浓度以及多壁碳纳米管的引入,对气相聚合制备的聚吡咯及其纳米复合物氨气响应特性的影响。发现多壁碳纳米管的引入可提高纳米复合物对氨气的响应灵敏度,其对50 ppm氨气的灵敏度高达10%,同时在很高的氨气浓度下（12500 ppm）响应也可回复,显示良好的应用前景。研究了制备工艺条件对溶液原位生长制备的聚吡咯元件的氨气敏感特性的影响,制得的元件对低浓度的氨气（32～550 ppm）也表现出良好的可逆线性响应。初步研究了静电纺丝制得的聚吡咯复合物纤维元件的氨气敏感特性,其与薄膜元件相比具有更高响应灵敏度、更好的回复性。讨论了聚吡咯及其复合物的气体敏感机理,发现氧化剂、掺杂剂种类和多壁碳纳米管,对聚吡咯及其纳米复合物氨气响应灵敏度及回复性有明显的影响。

二、高分子感湿膜的感湿特性（论文开题报告）

（1）论文研究背景及目的

此处内容要求：

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例：

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

（2）本文研究方法

调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、高分子感湿膜的感湿特性（论文提纲范文）

（1）基于聚酰亚胺薄膜的电容式湿度传感器研究（论文提纲范文）

（2）聚合物电解质湿度传感器的制备及呼吸监测应用研究（论文提纲范文）

（3）磺化聚醚醚酮类湿敏材料的设计及其湿度传感器的性能研究（论文提纲范文）

（4）基于电容型湿度传感器聚酰亚胺薄膜感湿性能的研究（论文提纲范文）

（5）聚3,4-乙烯二氧噻吩导电涂料的制备及性能研究（论文提纲范文）

（6）钒钛酸掺杂聚苯胺薄膜的制备和湿敏性能的研究（论文提纲范文）

（7）几种改性聚电解质湿敏材料的制备及性能研究（论文提纲范文）

（8）高分子湿敏材料的设计、制备及性能和应用研究（论文提纲范文）

（9）电容湿度传感器性能研究（论文提纲范文）

（10）高分子及其复合湿敏、气敏材料的设计、制备和敏感特性（论文提纲范文）

四、高分子感湿膜的感湿特性（论文参考文献）

• [1]基于聚酰亚胺薄膜的电容式湿度传感器研究[D]. 黄宜明. 江南大学, 2021(01)
• [2]聚合物电解质湿度传感器的制备及呼吸监测应用研究[D]. 代建勋. 吉林大学, 2020(01)
• [3]磺化聚醚醚酮类湿敏材料的设计及其湿度传感器的性能研究[D]. 庄庄. 吉林大学, 2020(08)
• [4]基于电容型湿度传感器聚酰亚胺薄膜感湿性能的研究[D]. 武剑云. 兰州交通大学, 2018(01)
• [5]聚3,4-乙烯二氧噻吩导电涂料的制备及性能研究[D]. 赵路. 湖北大学, 2015(05)
• [6]钒钛酸掺杂聚苯胺薄膜的制备和湿敏性能的研究[D]. 姜浩. 东北石油大学, 2014(02)
• [7]几种改性聚电解质湿敏材料的制备及性能研究[D]. 黄林. 合肥工业大学, 2009(10)
• [8]高分子湿敏材料的设计、制备及性能和应用研究[D]. 吕鑫. 浙江大学, 2008(03)
• [9]电容湿度传感器性能研究[D]. 苏凤. 西南交通大学, 2008(01)
• [10]高分子及其复合湿敏、气敏材料的设计、制备和敏感特性[D]. 陈友汜. 浙江大学, 2007(09)