赵珠杰,雷 程,梁 庭,谢 宇

(中北大学,省部共建动态测试技术国家重点实验室,山西太原 030051)

0 引言

湿度监测已成为环境评估的重要指标,湿度传感器基于功能材料发生与湿度有关的物理效应或化学反应的基础,将湿度物理量转换成电信号,并通过与湿度有关的电阻、电容或某些电参数变化来实现[1-4]。其中,湿敏元件是最简单最常用的湿度传感器,湿度敏感材料对湿敏元件的性能至关重要。电阻式湿度传感器为涂覆湿度敏感材料的敏感芯片,通过检测敏感芯片的阻值继而得到环境湿度值[5]。

高性能湿度传感器的制造相当复杂,因为必须满足许多要求才能实现优异的传感器特性,包括线性度、灵敏度、响应时间、稳定性以及低成本。许多论文研究了碳纳米管(CNT)在湿度传感层中的应用,并且已经报道了用于湿度检测的基于CNT的传感器的开发。通常,CNT湿度传感器由单壁或多壁碳纳米管(MWCNTs)通过添加合适的聚合物或金属氧化物纳米颗粒制成。制造CNT湿敏薄膜的主要方法有两种。一种是通过化学气相沉积(CVD)直接在电极之间生长CNT[6]。另一种是将CNT悬浮液或CNT复合材料滴落到具有电极的基底上制备成膜[4]。后一种方法相对容易并能缩减制作成本,但往往存在CNT在电极上分散随机,无法保证其密度和成膜均匀性的问题,从而影响传感器的性能[7]。

本文使用N-甲基吡咯烷酮(NMP)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)对多壁碳纳米管进行表面活性处理,提高多壁碳纳米管在水溶液的分散性,实现多壁碳纳米管基湿敏薄膜制备的均匀性,从而提高传感器的响应性能。……