納米結(jié)構(gòu)對(duì)TiO2濕敏傳感器的影響機(jī)理研究.pdf

1、靜電紡絲是一種能夠直接、連續(xù)制備聚合物纖維的方法。本文中，我們從探討靜電紡絲原理出發(fā)，研究了平行靜電紡絲和磁化靜電紡絲中纖維的動(dòng)態(tài)行為。之后，采用平行靜電紡絲法成功制備了氧化鈦纖維薄膜和單根纖維濕敏傳感器元件，研究了其濕敏性能和電輸運(yùn)性能。
　　 首先，本文利用有限元數(shù)值分析方法（Comsol等軟件）模擬靜電紡絲過(guò)程。通過(guò)建立靜電紡絲過(guò)程的物理模型和電磁場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型，研究模型中電極和磁鐵改變對(duì)電磁場(chǎng)的影響，計(jì)算了電磁場(chǎng)的變化規(guī)律

2、和纖維的受力情況。同時(shí)，根據(jù)理論研究結(jié)果進(jìn)行了一系列的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，推測(cè)出了纖維的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，提出了一種靜電紡絲中纖維的運(yùn)動(dòng)概率模型。模型認(rèn)為，只有當(dāng)兩平行電極所形成的分離區(qū)恰當(dāng)時(shí)才可能形成取向排列的纖維。磁鐵的引入反而因?yàn)榇帕Φ挠绊懽尫蛛x區(qū)面積變大，降低了纖維取向排列的概率。
　　 然后，本文通過(guò)平行靜電紡絲的方法成功制備了氧化鈦單根本征、摻雜和管狀纖維。通過(guò)一系列的電性能測(cè)量發(fā)現(xiàn)，纖維阻抗隨著濕度的增加而降低，水分子吸附時(shí)阻抗降低

3、，脫附時(shí)阻抗升高。隨著摻雜濃度的提高，纖維在不同濕度下的阻抗均降低。摻雜提高了200Hz測(cè)量頻率下纖維在不同濕度氛圍中切換的響應(yīng)特性曲線(xiàn)線(xiàn)性度。管狀纖維比表面積大，具有最低的阻抗，管狀結(jié)構(gòu)提高了纖維在高濕度間切換時(shí)的響應(yīng)恢復(fù)性能。摻雜5％的纖維在100％～20％濕度中切換時(shí)歸一化比值最高，靈敏度最高。所有纖維的感濕特性曲線(xiàn)都屬于第Ⅳ種等溫吸附模型，跳躍區(qū)和漸變區(qū)分別對(duì)應(yīng)于第一層和多層水分子的吸脫附過(guò)程。元件低濕度適用于電路模型Ⅰ，高濕度