電容式碳納米管氣濕敏傳感器敏感機理研究.pdf

1、碳納米管(carbon nanotube，CNT)自1991年由日本科學家Iijima發(fā)現以來引起了廣泛關注。通過大量的理論和實驗研究表明，特殊的納米結構使得碳納米管具有一些優(yōu)良的性能，如巨大的比表面積、良好的吸附性能、穩(wěn)定的化學性質，以及獨特的電學特性。正是由于上述優(yōu)良性質使得碳納米管成為制作各種傳感器的選擇。研究表明，碳納米管作為敏感材料的傳感器具有靈敏度高、響應快等優(yōu)點，因此其具有良好潛在的應用前景。
　　論文對基于電容響應

2、的摻有低濃度多壁碳納米管的SiO2-CNT薄膜的氣、濕敏敏感機理進行了理論研究。利用前蘇聯(lián)Dubinin院士在多孔碳氣體吸附的Dubinin-Radushkevich方程，得到了氣體在多孔敏感薄膜內發(fā)生毛細凝聚的吸附曲線。利用電介質理論研究了多相復合材料的介電性質，包括介電常數隨吸附氣體體積變化關系，并對公式進行修正。同時研究了吸附過程中氣體在敏感薄膜體內的擴散，分析了理論的響應時間。
　　通過實驗對理論進行驗證和改進。完成了不同

3、碳納米管質量濃度的SiO2-CNT多孔薄膜的制備。對不同碳納米管質量分數的傳感器進行了頻率特性測試。實驗結果表明，敏感薄膜在低頻帶范圍(100Hz-1MHz)內有明顯的界面極化效應，得到了不同頻率下的吸附曲線。同時研究了長徑比對材料敏感特性的影響。當碳納米管質量分數相同時，含有較小長徑比(30)的碳納米管的傳感器的電容明顯較大。通過實驗過程發(fā)現當碳納米管的質量分數為1wt％，以SiO2-CNT作為敏感材料的叉指電極式傳感器具有良好的線性