印制式二氧化氮气敏传感器的制备与研究

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在物联网技术不断发展的今天,人们对传感器的性能与用途提出了更高的要求。由于现阶段的气敏传感器体积偏大,生产过程繁琐并且生产成本较高,不适合作为一种低成本的物联网传感节点。本论文以缩小传感器体积、简化生产流程以及降低生产成本为目标,使用固体电解质(SPE)代替传统电化学式气敏传感器的液态电解质,并结合丝网印刷工艺,制备出印制式柔性气敏传感器,研究了其对NO2气体的气敏特性,讨论了对灵敏度的影响因素。本论文主要完成的工作及得到的结论有:(1)利用丝网印刷工艺,在PET薄膜上使用导电油墨将传感器电极一次印刷完成,制备出40mm×40mm方型叉指型三电极结构的传感器气敏元件,并对其油墨附着力和方阻进行了测试。在印制过程中发现,具体的油墨、承印物、印刷环境等都将影响电极印刷的质量,进而影响气敏元件的性能。(2)利用PVDF、[EMIM][BF4]和NMP按照比例混合后,按照特定的制备工艺,制备出具有丰富孔隙的电解质,并对其进行了 FT-IR和XPS表征,比较了基于两种不同形状叉指电极的传感器的灵敏性,确定了最佳的固体电解质制备配方为PVDF:[EMIM][BF4]:NMP=1:1:4(质量配比);最佳的制备工艺为:热处理条件为80℃,2min,固体电解质厚度为1.25mm;制备出的传感器灵敏度达到2.83nA/ppm,响应及恢复时间为30s和72s。本论文提出的印制式二氧化氮气敏传感器的制备方法,可以在保证灵敏度的前提下,能够缩小传感器体积、简化生产流程以及降低生产成本,为今后电化学气敏传感器的生产制造提供了新的思路方法。
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