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基于打印聚合物薄膜的氨气传感器

作　者: 王聪
导　师: 黄宜平
学　校: 复旦大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 气敏传感器 喷墨打印 聚合物 氨气 电化学阻抗
分类号: TP212.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


本文研究了采用打印技术制备气敏传感器的一种新工艺。该工艺具有低温、低成本、制作工艺相对简单并和硅基COMS工艺完全相容等特点。本文还提出了将该气敏传感器和集成电路芯片相集成的无线传感系统设计框架。本文的主要研究内容和成果是：1.研究了聚苯胺和聚吡咯对氨气敏感“墨水”材料的制备,设计和制作了叉指电极阻抗型氨气传感器。2.研究了传感器对氨气响应的直流特性,还研究了氨气浓度和交流阻抗的关系。发现在150Hz-2kHz左右的交流阻抗比直流阻抗要高近一个数量级,使传感器的灵敏度大大提高。3.研究了聚苯胺和聚吡咯的掺酸比例对氨气传感器的敏感度的影响。当对聚苯胺和聚苯胺的掺酸比例在0.1-1.5范围之间时,发现随着掺酸比例的下降,交流阻抗的变化量不断地增加。4.研究了导电聚合物聚苯胺和聚吡咯材料对气体敏感的选择性,该材料对空气和水汽基本上没有响应。结果表明基于聚苯胺和聚吡咯氨气传感器在一定的条件下具有实际的应用前景。5.构建了一个交流阻抗拟合模型对基于聚苯胺和聚吡咯氨气传感器交流阻抗变化过程作了解释。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章 引言  8-21
  1.1 氨气气敏传感器  8-10
  1.2 喷墨打印技术  10-13
    1.2.1 液滴产生机制  11
    1.2.2 印刷技术  11-12
    1.2.3 喷墨技术的应用  12-13
  1.3 导电聚合物气体敏感材料  13-16
    1.3.1 聚苯胺(Polyaniline)  14-15
    1.3.2 聚吡咯(polypyrrole)  15-16
  1.4 电化学阻抗谱(EIS)  16-17
  1.5 无线传感系统(Wireless System)  17-19
  1.6 本文研究内容  19-21
第二章 导电聚合物气体敏感材料"墨水"的制备及传感器的制作和测试  21-27
  2.1 导电聚合物气体敏感材料"墨水"的制备  21-22
  2.2 传感器的制作  22-23
  2.3 氨气传感器的测试  23-26
  2.4 本章小结  26-27
第三章 无线传感系统设计  27-32
  3.1  27-31
    3.1.1 非接触式氨气侦测系统  27-29
    3.1.2 集成了MEMS气敏传感器的RFID系统  29-31
  3.2 本章小结  31-32
第四章 氨气传感器测试结果与讨论  32-54
  4.1 氨气浓度对直流阻抗的影响  32-38
    4.1.1 导电聚合物聚苯胺Polyaniline(PANI)对氨气(NH_3)的响应  32-35
    4.1.2 导电聚合物聚吡咯Polypyrrole(PPY)对氨气(NH_3)的响应  35-37
    4.1.3 聚苯胺Polyaniline(PANI)与聚吡咯Polypyrrole(PPY)的响应对比  37-38
  4.2 聚合物的交流阻抗测试  38-42
    4.2.1 聚苯胺Polyaniline(PANI)与聚吡咯Polypyrrole(PPY)对氨气(NH_3)的交流响应  38-42
  4.3 掺酸比例对聚合物交流阻抗的影响  42-46
    4.3.1 掺酸聚苯胺Polyaniline(PANI)对氨气(NH_3)响应的影响  42-44
    4.3.2 掺酸聚吡咯Polypyrrole(PPY)对氨气(NH_3)响应的影响  44-46
  4.4 喷涂次数对交流阻抗的影响  46-48
  4.5 水汽对交流阻抗的影响  48-49
  4.6 建立基于交流阻抗的模型  49-53
    4.6.1 模型的建立  49
    4.6.2 模型的拟合  49-53
  4.7 本章小结  53-54
第五章 总结  54-55
参考文献  55-60
致谢  60-61

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化元件、部件 > 发送器（变换器）、传感器 > 化学传感器
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