多壁碳纳米管／硅橡胶复合材料的湿度敏感特性.pdfVIP

丝 丝 塑 生箜!塑 鲞 多壁碳纳米管／硅橡胶复合材料的湿度敏感特性 廉 超 ，黄 英 ，高 峰 ，刘 平 ，u，张玉刚 (1．合肥工业大学 电子科学与应用物理学院，安徽 合肥 230009； 2．中国科学院合肥智能机械研究所 ，安徽 合肥 23O031；3．中国科学技术大学 自动化系，安徽 合肥 230027) 摘 要： 采用多壁碳纳米管和硅橡胶制备多壁碳纳 2 实 验 米管 ／硅橡胶复合材料。研 究了该复合材料 的导电网 络和湿敏特性。通过透射电镜观察经过化学修饰和未 2．1 原料与样品制备 修饰的多壁碳纳米管的表面形貌 ，扫描 电镜观察多壁 GD-401型室温硫化硅橡胶，四川 自贡中吴晨光化 碳纳米管／硅橡胶复合材料形成的导电网络结构；分析 工研究所 ；多壁碳纳米管，其平均长度为 2Om，平均直 该复合材料的导 电机理 ，研究多壁碳纳米管／硅橡胶感 径为 1O～20nm，电阻率为 (3～6)×10 Q ·cm，中国 湿特性 。结果表 明，相对湿度在 11 ～98 的范围， 科学院成都有机化学有限公司。先将多壁碳纳米管加 经过修饰后的多壁碳纳米管／硅橡胶湿度传感器的灵 入到98 的浓硫酸和 7O 的浓硝酸体积 比1：3混合 敏度为 0．03469／ RH，而且该复合材料具有响应时 溶液中，140℃ 恒温油浴 中回流 60min。最后将修饰 间短和重复性好 的特点，是比较理想的新型湿度敏感 后的多壁碳纳米管放在 50℃恒温箱 中干燥 。然后在 材料，可以在多种湿度环境的检测 中获得广泛的应用。 常温、常压下，将多壁碳纳米管与分散剂利用 FS一150 关键词 ： 多壁碳纳米管 ；硅橡胶 ；复合材料；修饰；湿 超声仪进行填料分散 ，将按 比例分散后 的填料加入到 度传感器 硅橡胶中，再次超声分散 ，将混合溶液旋涂于叉指 电极 中图分类号 ： TP212 文献标识码：A 结构上 ，室温固化成型。样品的厚度约为 10t~m，长度 文章编号：1001—9731(2012)06-0704—04 约为 lcm，宽度约为 lcm，图 1为多壁碳纳米管 ／硅橡 胶复合材料湿度传感器。 l 引 言 传感器是碳纳米材料可能利用的最有前途的领域 之一 ，碳纳米管具有非常大的比表面积和界面，与周围 的介质之间有很强的相互作用 ，因此对外部 的温度和 湿度等多种环境具有敏感特性口_3_。Varghese等对未 修饰多壁碳纳米管束 的湿敏特性进行 了研究_l4]，而 Pati等对单壁碳纳米管湿敏特性进行研究后，认为碳 图1 湿度传感器 Fig1Humiditysensor 纳米管对水分子 的吸附降低 了其电导 ，给出了碳纳米 2．2 样品测试 管对水分子的吸附方式[5]。基于碳纳米管的湿敏特性 TEM分析采用 日本 日立 JEM一21o0F型透射 电子 研究是一种新型湿度传感器的研究方向。 显微镜，SEM分析采用美国FEI公司生产 Sirion2000 目前，国内外对柔性压力和温度触觉传感器的研 究已取得一定进展_l6]，而柔性的湿度传感器的研究可 型扫描电子显微镜，红外光谱分析采用美 国Thermo 以与其构成重要 的多功能柔性触觉传感器 ，应用于接 公司Nicolet67傅里叶红外光谱仪 。选用饱