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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。


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1 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
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