摘要: 湿度控制在健康监控，制造过程控制，存储和测试过程，农业等方面起着重要作用。随着科技水平的逐步发展和人们对传感器要求的不断提高，传统的湿度传感器已不能满足要求，我们希望新型的传感器能实现高的灵敏度，快的响应恢复速度和良好稳定性，同时... 展开 湿度控制在健康监控，制造过程控制，存储和测试过程，农业等方面起着重要作用。随着科技水平的逐步发展和人们对传感器要求的不断提高，传统的湿度传感器已不能满足要求，我们希望新型的传感器能实现高的灵敏度，快的响应恢复速度和良好稳定性，同时具备全湿度下检测的能力以及便携易集成的特点。本文对锌镓基新型湿敏材料的设计与制备进行研究，设计了ZnGa-LDH/MoS2与Ag/ZnO/ZnGa2O4两种新型纳米复合材料，探索其湿敏性能与传感机理。两种材料皆具有良好的湿度传感性能，具体内容如下: 通过共沉淀法在MoS2上原位生长ZnGa-LDH，制备了一系列ZnX-LDH/MoS2(X=Al，Ga，In)复合材料，作为一种新型的电阻式湿度传感器，具有出色的传感性能。将不同投入量的MoS2(0.1，0.2，0.3 g)与ZnGa-LDH混合(分别记为ZGM-1，ZGM-2，ZGM-3)，并对其结构，复合物的形貌和电学性质以及其湿度敏感性进行了评估。ZnGa-LDH作为亲水性湿敏材料，具有恢复速度慢的缺点。疏水性MoS2的加入可以显著增进单一水滑石的传感能力。尤其是，ZGM-2在11％至95％RH的范围内表现出近3个数量级的阻抗变化，响应时间/恢复时间为1.5/5s，滞后差异为2.93％，明显低于大多数报告的值。此外，我们调控水滑石层板上三价金属离子的种类，发现金属离子半径通过影响水分子吸附和材料亲疏水性质进而对复合材料的湿敏性能造成了影响。ZGM-2传感器出色的水分敏感性可归因于3D“纸牌屋”结构的形成，该结构可以暴露更多的亲水性部位来吸附水分子。另一方面，MoS2疏水性骨架和亲水性ZnGa-LDH的组合可以调节水分子的吸附和解吸速率。同时，ZGM-2湿度传感器可用于可穿戴设备中以反映人体的呼吸状况，对于呼吸暂停综合症早期阶段的症状监测和筛查具有潜在的应用价值。 采用静电纺丝技术获得纺丝纤维，然后用原位高温煅烧的方法对纺丝进行处理，得到一维的银纳米颗粒修饰的ZnO/ZnGa2O4复合材料，此复合材料具有优异的湿敏性能。我们通过改变纺丝中锌盐与镓盐的比例以及硝酸银的含量制备得到一系列复合材料，并对其结构，形貌和湿敏性质进行了测试。结果显示，当纺丝中锌镓比例为2∶1，硝酸银含量为10％时，复合纤维性能最佳，在11％-95％RH内阻值改变了2.5个数量级，响应/恢复时间:1.5s/2s，湿滞回差为2.81％，具有良好的可靠性。复合材料优异的湿敏性能是由于ZnO/ZnGa2O4具有丰富的氧空位，可以与水分子相互作用，银纳米颗粒可以有效地提高传感速度，同时采用静电纺丝和原位高温焙烧方法得到的纳米纤维表面粗糙，直径均匀具有介孔结构，有利于增强水分子在其表面的传感行为。 收起