收藏本站
《电子科技大学》 2001年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

电子聚合物气、湿敏特性及机理研究

蒋亚东  
【摘要】: 本文对“电子聚合物及器件”这一国际上十分活跃的新兴研究领域中“电 子聚合物气、湿敏特性及机理”进行了研究。重点对电子聚合物氮系氢、氧化 气体(NH_3、NO_2)敏和非线性湿敏开关特性方面进行了大量的研究。研究了电子 聚合物敏感材料、结构与特性、传感器制作中的有关基础问题和关键技术,本 研究工作的主要贡献和研究成果: 1.分析了聚合物基复合导电材料的导电机理,在理论上从聚合物的溶胀 效应出发,阐明了聚合物基复合材料的气敏效应以及聚合物基复合材料的气敏 效应与聚合物的溶胀效应的关系,并首次对聚合物基复合敏感材料的特点及原 则和界面设计原理进行了分析阐述;从广义有效介质方程出发,对聚合物基复 合气(湿)敏材料与复合体系中组成参数的关系进行了分析与优化设计,得出以 下重要结论:(1)聚合物气、湿敏材料首先应取决于聚合物基体材料,不同性 质的气体(或湿度)应选择不同类型的聚合物材料;(2)复合材料的气敏(湿敏)特 性与导电相的体积含量有着密切的关系,在聚合物基体材料确定的情况下,导 电相的含量在渗流阀值右侧附近存在一个决定气敏(或湿敏)特性的最佳值φ_s, 复合材料电阻率的相对变化量在这一点达到最大值,当导电相含量处于φ_s附 近一个很窄的范围内时,复合气敏(湿敏)材料具有较好的敏感特性。 2.本文首次从吡咯单体的化学氧化聚合的微观动力学出发,推导了吡咯 化学氧化聚合(在具体条件下)的宏观动力学方程。通过对聚吡咯亚微米薄膜的 实验研究,首次研制出了聚吡咯亚微米氨敏薄膜。研究结果表明:聚吡咯化学 氧化聚合动力学方程的理论与实验结果有很好的拟合性,说明本文提出的吡咯 单体的氧化聚合机制、微观动力学过程及宏观动力学方程具有合理性和适用 性。研制出的聚吡咯亚微米薄膜的氨敏特性为:浓度检测范围0~50ppm,工 作温度-10~+60℃,响应时间τ_r≤1min,薄膜厚度0.01~1μm。同时运用了 半导体原理和界面吸附理论对其敏感机理进行了研究。 3.本文采用化学氧化聚合和电化学聚合法合成了研制二氧化氮(NO_2)聚 苯胺自组装超薄膜所需的部分原材料,并采用了红外及紫外可见光谱法对合成 的材料进行了分析与表征。根据聚苯胺超薄膜特有的性质,首次采用掺杂诱导 沉积法研制了聚苯胺自组装超薄复合敏感膜,传感功能结构设计为基片型叉指 电子科技大学博士学位论文 式超薄膜。其二氧化氮则O2)敏感特性:气体浓度检测范围卜100ppffi;响应时 间T在30sTT,并对其敏感机理进行了分析研究。 4.首次研究了电子聚合物为基的非线性湿敏材料:包括叛甲基纤维素基 敏感聚合物材料,复合感湿膜及原理和相应工艺、处理控制技术。率先研究了 非线性湿敏传感器的器件结构,确定了电极为叉指电极,器件结构为基片式电 阻型复合膜器件结构,以及相应的工艺和处理制备技术。该传感器首次实现了 在高湿度O0叶%N)范围内,突变开关点可调;主要技术指标:使用范围: 0一100%N:检测范围:80~100%RH:湿阻变化范围:RH<75%RH,*dOK 口;RH>80%RH,R>100K口;响应时间:\<ssec。确定了非线性湿敏传 感器开关特性好、快响应、湿滞小、工作温度范围宽、稳定性好、耐污染、无 需加热器等特点的非线性开关综合湿敏特性。同时将宏观非线性湿敏特性与微 观结构相结合,运用了半导体原理对其敏感机理进行了研究,并建立了相应的 数学物理模型和进行了计算机模拟,得到了较好的结果。
【学位授予单位】:

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 孔令兵,张良莹,姚熹;Na_2O-TiO_2微粉的制备及其湿敏特性[J];功能材料;1997年06期
2 徐甲强;后记[J];郑州轻工业学院学报(自然科学版);2000年04期
3 高乃飞,余洪瑞,张秀芳,刘源源,张中太,周志刚;用Mssbauer谱研究Zn_2SnO_4的湿敏机理[J];无机材料学报;1989年02期
4 史青,张晓卫,金懋昌;α-Al_2O_3电容薄膜湿度传感器[J];电子科技大学学报;1997年04期
5 赵鹏,张良莹,姚熹;溶胶-凝胶法制备LiCl/SiO_2-Al_2O_3纳米复合薄膜的湿敏特性[J];硅酸盐通报;2000年01期
6 赵鹏,翟继卫,张良莹,姚熹;LiCl/SiO_2-Al_2O_3薄膜的纳米结构和湿敏特性[J];无机材料学报;1999年06期
7 莫茂松,陈小萍,王弘,钱雪峰,钱逸泰;α-Fe_2O_3-Al_2O_3-Na_2O纳米陶瓷制备及其湿敏特性[J];无锡轻工大学学报;1999年01期
8 左霞,王智民,刘静波,张艳熹,韦永德;锂修饰钙掺杂钛酸铅纳米薄膜的显微结构与湿敏机理[J];无机材料学报;2005年01期
9 胡一帆,王豫;湿敏半导体材料电导率计算方法的研究[J];功能材料;1994年03期
10 张彤,孙良彦,徐宝琨,陈丽华,王津,寇喜春,张丽梅;聚合物电阻型湿敏材料的合成及其性能表征[J];功能材料;2000年S1期
11 雷元礼,薛赛凤,邹克美,刘敏;ZnCrO_4系多功能陶瓷的研制[J];厦门大学学报(自然科学版);1995年03期
12 李颖,张广成,邢建伟;湿敏形状记忆针织物的研究[J];功能高分子学报;2004年03期
13 王子忱,王晓慧,杨桦,徐宝琨,赵慕愚;BaTiO-3纳米晶的湿敏特性研究[J];功能材料;1996年03期
14 王天荣,于水;高分子湿敏元件寿命分布模型的统计推断[J];郑州轻工业学院学报(自然科学版);1994年S1期
15 孔令兵,张良莹,姚熹;LiCl/SiO_2薄膜的制备及湿敏性能[J];硅酸盐学报;1998年04期
16 华士英,王佳宇,辛耀权;电阻型湿敏材料的核磁共振研究[J];高等学校化学学报;1995年05期
17 王兢,吴风清,刘国范,索辉,徐宝琨;纳米LaFeO_3湿敏特性的研究[J];功能材料;1997年02期
18 王伟;气湿敏产业化要素分析[J];郑州轻工业学院学报;1994年S1期
19 郝虎在,王琦;(Ba,Pb)TiO_3陶瓷湿敏特性的研究[J];山西矿业学院学报;1995年02期
20 刘静波,王智民,韩基新;掺镧改性钛酸钡湿敏陶瓷元件[J];无机材料学报;2002年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 徐甲强;;后记[A];第六届全国气湿敏传感器技术学术交流会论文集[C];2000年
2 李扬;邓超;杨慕杰;;交联季胺化聚(4-乙烯基吡啶)/聚吡咯复合湿度传感器的制备及其湿敏响应特性研究[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
3 赵顺增;刘立;吴勇;曹淑萍;;电磁功能水泥基材料性能初探[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
4 钱世忠;;湿敏电阻在探空中的应用[A];第六届长三角气象科技论坛论文集[C];2009年
5 王兢;张景超;陈丽华;刘国范;徐宝琨;;复合材料湿敏元件的电学特性[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
6 赵顺增;刘立;吴勇;曹淑萍;;电磁功能水泥基材料性能初探[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会水泥基材料论文集(下册)[C];2003年
7 赵高凌;田清华;韩高荣;;HPC修饰纳米二氧化钛薄膜的晶格结构和禁带宽度的研究[A];全国第三届溶胶—凝胶科学技术学术会议论文摘要集[C];2004年
8 杜深慧;姚万业;霍彦明;甄然;胡玫荣;;基于多谐振荡器的温湿度表的研制[A];中国自动化学会全国第九届自动化新技术学术交流会论文集[C];2004年
9 杨青锋;;我国传感技术的现状及发展之路[A];称重科技——第十届称重技术研讨会论文集[C];2011年
10 匡勤;谢兆雄;郑兰荪;劳长石;王中林;;ZnO、SnO_2纳米线器件的构筑与应用[A];中国化学会第26届学术年会纳米化学分会场论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 吴琼;谈谈陶瓷湿度传感器及其发展动向[N];北京电子报;2001年
2 吴琼;高分子敏感材料应用广泛[N];中国电子报;2000年
3 郭毅;奶粉企业要在包装上下功夫[N];中国食品质量报;2004年
4 浙江 张培君;宠爱婴幼儿的小家电[N];电子报;2007年
5 陈希荣;用于纸箱防伪、跟踪监控的纳米技术[N];中国包装报;2005年
6 本报记者 游克群 李保华;事在人为[N];中国高新技术产业导报;2003年
7 本报记者 易懿敏;加快我国传感器产业化进程[N];中国电子报;2001年
8 CCID微电子研究所;敏感元件及传感器市场提速[N];中国电子报;2002年
9 ;热敏电阻及传感器发展趋势[N];中国机电日报;2001年
10 重庆中易电测技术研究所;湿度传感器与湿度变送模块[N];电子报;2000年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 王蕊;基于几种介孔结构材料的电阻型湿度传感器的性能研究[D];吉林大学;2010年
2 黄绘敏;基于电纺丝技术的一维功能性纳米材料的研制[D];吉林大学;2009年
3 苑青;几种基于介孔结构的功能复合材料的合成及性质研究[D];吉林大学;2012年
4 张维维;介孔SBA-15材料的官能化及湿敏和药物传输性能研究[D];吉林大学;2012年
5 蒋亚东;电子聚合物气、湿敏特性及机理研究[D];电子科技大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 潘良;MWCNTs/GO/RTV复合薄膜制备及湿敏性能研究[D];哈尔滨理工大学;2014年
2 万步勇;碳纳米管膜的气敏及相关性质的研究[D];重庆大学;2005年
3 陈红彦;氧化锡/硅纳米孔柱阵列传感性能研究[D];郑州大学;2011年
4 李坤;纳米ZnO@PVP/Si-NPA湿度传感性能研究[D];郑州大学;2013年
5 万徽;硅基纳米湿敏元件特性、机理研究及其测试仪设计[D];大连理工大学;2004年
6 冯春岳;基于硅纳米孔柱阵列的三氧化钨薄膜的气湿敏性能研究[D];郑州大学;2007年
7 杜珂;智能节水阀门湿敏控制元件湿感灵敏度的研究[D];北京林业大学;2013年
8 顾磊磊;ZnO纳米结构气敏传感器[D];复旦大学;2011年
9 丁广华;探空电容式传感器的检测电路设计[D];南京信息工程大学;2013年
10 高阳;油中微量水分和温度变送器的设计及研究[D];华南理工大学;2013年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978