论文部分内容阅读
湿度是一个重要的环境参量。监测和控制环境湿度对工农业生产和人们的日常生活具有重要意义。因此,湿度传感器的研究引起了许多学者的关注。湿度传感器有多种种类,如电阻式、电容式、光学式、压阻式、声表面波式等等。随着社会的发展和物联网时代的到来,人们对湿度传感器的性能和应用范围提出了更高的要求。近些年,柔性电子器件在柔性显示、柔性传感器、电子皮肤、能量收集等领域发展迅速,已经成为了一个新兴的研究领域。对于柔性湿度传感器,研究人员进行了大量工作,尝试在不同的柔性衬底上制作湿度传感器。常见的柔性湿度传感器的衬底有醋酸纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚酰亚胺(Polyimide)等等。聚四氟乙烯微孔滤膜具有成本低、机械性能优良、热稳定性和化学稳定性良好等特点。聚四氟乙烯微孔滤膜具有大量微米级的微孔。这些微孔可以允许气体通过,但却阻挡液态水通过。因此,聚四氟乙烯薄膜具有透气防水的功能。这有利于外界空气在湿度传感器的敏感材料中的扩散,加快湿度传感器的响应速度。本文以疏水型聚四氟乙烯微孔滤膜作为柔性衬底,设计并制备了一种电容式湿度传感器和一种阻抗式湿度传感器,主要工作如下:(1)以聚四氟乙烯微孔滤膜作为衬底,提出了一种以聚酰亚胺作为湿度敏感电介质的电容式柔性湿度传感器,设计了相关传感器结构和制备工艺,研究了聚四氟乙烯微孔滤膜作为湿度传感器衬底的工艺兼容性问题。最后,对所制备的电容式湿度传感器进行了静态和瞬态测试,测得了其灵敏度、回滞特性和响应、恢复时间等性能参数。另外,本文还验证了聚四氟乙烯微孔滤膜透气性对湿度传感器响应、恢复时间的影响。(2)以聚四氟乙烯微孔滤膜作为衬底,提出了一种以氧化石墨烯薄膜作为湿度敏感材料的阻抗式柔性湿度传感器,设计了相关传感器的结构和制备工艺。之后,通过测量传感器在不同湿度下的阻抗谱,建立了其在不同湿度下的等效电路模型,研究了其湿度敏感机理。最后,对所制备的阻抗式湿度传感器进行了静态和瞬态测试,测得了其灵敏度、回滞特性和响应、恢复时间等性能参数,并对实验现象进行了解释。本文研究了以聚四氟乙烯微孔滤膜作为柔性湿度传感器衬底的可能性,设计并制备了两种湿度传感器,并测得了它们的性能参数,希望对柔性湿度传感器的研究提供一定的借鉴和参考。