【摘 要】
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声表面波（SAW）传感器通过压电效应和逆压电效应实现声表面波信号和电信号之间的转换,因为其体积小,相频特性高,谐振频率高以及更低的成本逐渐成为重要的传感器之一。本论文采用ST-cut石英作为声表面波传感器的压电基底并选取环保有机材料海藻酸钠作为主体,采用溶胶-凝胶法和旋涂法相结合的方式制备敏感膜,制作了基于海藻酸钠（SA）的声表面波湿度传感器和基于氨基化多壁碳纳米管（MWCNTs）/海藻酸钠复合膜
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声表面波（SAW）传感器通过压电效应和逆压电效应实现声表面波信号和电信号之间的转换,因为其体积小,相频特性高,谐振频率高以及更低的成本逐渐成为重要的传感器之一。本论文采用ST-cut石英作为声表面波传感器的压电基底并选取环保有机材料海藻酸钠作为主体,采用溶胶-凝胶法和旋涂法相结合的方式制备敏感膜,制作了基于海藻酸钠（SA）的声表面波湿度传感器和基于氨基化多壁碳纳米管（MWCNTs）/海藻酸钠复合膜的声表面波NH3传感器。通过实验发现,两种传感器都具有较好的热稳定性,|TCF|仅为0.14 ppm/℃,并且都具有很好的长期/短期稳定性。基于海藻酸钠的声表面波湿度传感器对于50%RH的变化（35%RH-85%RH）响应可以达到-102.2 k Hz,并且在低湿度（5%RH-35%RH）的情况下也能保持较好的线性关系;电负载效应和质量负载效应是频率负向移动的主要原因,其中H2O分子与海藻酸钠之间形成氢键以及H2O之间形成的氢键所引起的质量负载效应是频率响应的主导因素。通过改性之后的基于MWCNTs-NH2/SA复合膜的声表面波NH3传感器能检测到500 ppb浓度的NH3,证明该传感器具有较高的灵敏度,对于80 ppm浓度的NH3的频率响应能够达到435.2 Hz。除此之外,它还具有较好的气体选择性,能够对NH3气体进行较好的识别。它的响应分为两个阶段,第一阶段是由于弹性负载效应引起的频率正向移动:NH3与膜中的H2O分子之间存在电离平衡,将传感膜空隙中和氨基上的H2O分子带离传感膜,以及羟基和H2O分子之间的羟基缩合反应,均导致的传感膜变轻变硬,引起弹性负载的改变;第二阶段是由于质量负载引起的频率轻微负向移动:NH3在H2O分子中的溶解度极高,因此会导致传感膜的质量增加引起质量负载效应的变化,在此之中电负载效应对其几乎没有影响。
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