聚合物碳黑薄膜的制備及氣敏特性研究.pdf

1、氣敏材料作為氣體傳感器的核心，正由單一材料向復(fù)合材料發(fā)展。與傳統(tǒng)的無機半導(dǎo)體材料相比，填充型聚合物基導(dǎo)電材料具有成本低廉、制備工藝簡單的優(yōu)點，以這種材料制備的傳感器可在室溫下工作，并且傳感器常溫常壓下可逆。本論文以聚合物/碳黑復(fù)合材料為研究對象，探討了復(fù)合材料的導(dǎo)電特性和氣敏特性。研究的主要內(nèi)容歸納如下：
　　 (1)為了研究涂覆劑量、碳黑的含量、碳黑的性質(zhì)以及聚合物基體的種類對聚合物/碳黑薄膜材料導(dǎo)電性能的影響，實驗制備了多種

2、聚2乙烯毗啶碳黑以及聚4乙烯基苯酚碳黑復(fù)合材料薄膜，并對其導(dǎo)電性能進(jìn)行了測試與分析，結(jié)果表明復(fù)合材料溶液配比為lmg/ml時，涂覆劑量為3ul的聚2乙烯吡啶碳黑薄膜的導(dǎo)電性能最佳；聚2乙烯吡啶碳黑復(fù)合材料的導(dǎo)電特性與碳黑含量的關(guān)系則符合典型的逾滲理論；原始碳黑經(jīng)羥甲基化處理以及鈦酸酯偶聯(lián)劑處理后可以得到性能更好的改性碳黑，聚2乙烯吡啶與改性碳黑所形成的復(fù)合材料逾滲閾值明顯降低，導(dǎo)電性能顯著增強，聚合物種類不同，碳黑在聚合物基體內(nèi)的分散性

3、不同，聚4乙烯基苯酚碳黑復(fù)合材料就與聚2乙烯毗啶碳黑復(fù)合材料表現(xiàn)出不一樣的導(dǎo)電性能。
　　 （2）為了研究聚2乙烯吡啶/碳黑薄膜氣體傳感器對有機溶劑蒸汽的響應(yīng)特性，實驗制備了四種不同組分的聚2乙烯吡啶/碳黑薄膜氣體傳感器，研究了其對不同濃度以及不同種類的有機溶劑蒸汽的響應(yīng)靈敏度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)采用改性碳黑（用CB+表示）且碳黑質(zhì)量百分比為10％的聚2乙烯吡啶/CB+薄膜氣體傳感器表現(xiàn)最好的氣敏響應(yīng)特性，其對醇類蒸汽的選擇性以及重復(fù)穩(wěn)定

4、性最好，響應(yīng)靈敏度也較高。實驗中還測試了這種傳感器對甲醇、乙醇以及異丙醇的響應(yīng)恢復(fù)特性，發(fā)現(xiàn)傳感器對乙醇蒸汽的響應(yīng)靈敏度最大，對甲醇蒸汽的響應(yīng)最小，此外傳感器還表現(xiàn)出對濕度敏感的特性。
　　 (3)制備了四種不同組分的聚３己基噻吩/碳黑薄膜氣體傳感器，測試了其對NO2氣體的響應(yīng)特性。不同于一般的聚合物/碳黑復(fù)合材料的氣敏響應(yīng)特性，聚3己基噻吩/碳黑薄膜氣體傳感器在接觸到N02氣體后，傳感器電阻下降。四種聚3己基噻吩對N02的響應(yīng)