激光光刻氧化石墨烯在湿度传感器上的应用研究

来源 :福建师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yongxi
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
湿度传感器作为一种重要的传感器,在医疗、室内湿度检测和工农业环境监测等日常生活中发挥着重要的作用。湿度传感器应满足对湿度变化响应快、成本低、灵活性好等要求。在众多湿度传感器种类中,电容型湿度传感器由于其湿度变化响应快、成本低等优点已经广泛地应用于商业化领域中。在电容型湿度传感器中,传感材料及电极材料的特性及其制备方法决定了传感器的性能水平。但是,商业化的电容型湿度传感器由于制备工艺和材料特性等因素,使得传感器的灵敏度不高,不能很好满足小型化便携式的需求。本文依据电容型湿度传感器的工作原理,设计并研究了以激光光刻氧化石墨烯为电极以及用氧化石墨烯和二氧化锡材料为传感材料的湿度传感器,此器件具有灵敏度高、稳定性好和体积小等优点。主要的研究内容如下:(1)通过DVD光驱激光光刻氧化石墨烯(GO)层,一步法将氧化石墨烯(GO)还原为还原氧化石墨烯(r GO或LSG)形成交叉电极,也就是用激光选择性的光刻氧化石墨烯(GO)层,在激光照到的地方形成导电性好的还原氧化石墨烯(LSG),用于作为传感器的电极;而未照射到的地方仍然保持氧化石墨烯(GO)状态,用于作为湿度传感器的传感层(GO)。这种LSG/GO/LSG叉指结构构成了全石墨烯电容型湿度传感器(LSG湿度传感器)。通过分析LSG湿度传感器在11%~97%相对湿度范围内的电容值,对该湿度传感器的传感机理进行了研究。该湿度传感器在进行连续40天的稳定性测试中体现出了良好的稳定性和灵敏度。(2)在LSG湿度传感器基础上,通过在电极和传感层表面覆盖不同厚度的氧化石墨烯传感层(GO),制备了一种高灵敏和低成本的LSG-GO湿度传感器。测试不同的LSG-GO传感器在19.0%~97.4%相对湿度范围内的湿敏性能,得出负载150ml GO(4mg/ml)的LSG-GO湿度传感器具有最高的灵敏度。对LSG-GO150湿度传感器进行连续监测32天,体现出了良好的稳定性并对传感器的湿敏机理进行了探讨。研究表明,LSG-GO150是一种具有广阔应用前景的高性能湿度传感器。(3)我们利用激光对包含有纳米半导体颗粒SnO2的氧化石墨烯(GO/SnO2)直接进行光刻,得到新型LSG-GO/SnO2湿度传感器。由于激光的作用,在激光照射到的地方形成导电性好的还原氧化石墨烯(rGO或LSG),用于作为传感器的电极;而未照射到的地方仍然保持氧化石墨烯(GO/SnO2)状态,用于作为湿度传感器的传感层(GO/SnO2或GS)。此传感器的制作是一步完成的,简单且经济。LSG-GS在11%~97%相对湿度(RH)测试范围内,当传感层中GO与SnO2的质量比达到1:1时,湿度传感器(LSG-GS1)具有最高的灵敏度和较快的响应恢复时间。LSG-GS1传感器进行41天的连续监测,体现出了良好的稳定性,主要归因于SnO2与GO在复合层中的协同作用。研究表明,LSG-GS1传感器是一种具有很高的实用价值及应用前景的高性能湿度传感器。
其他文献
在国家倡导开发和利用清洁能源的背景下,船舶业也在尝试采用清洁能源替代部分传统供电系统的电能供给。船舶微电网储能系统是一种利用新能源转换为电能的系统,这是船舶未来的发展方向。蓄电池组是微电网储能系统的重要组成部分,在蓄电池组运行过程中,需要采用双向DC/DC变换器控制蓄电池组充放电,起到过压过流状态下的硬件设备保护作用。本文提出双向DC/DC变换器结构设计,研究了双向DC/DC变换器在微电网储能系统
【教学内容】人教版数学五年级下册第93页例1、做一做。【教材分析】"异分母分数加减法"一课教材呈现垃圾分类扇形统计图,让学生根据相关信息解决异分母分数相加减的实际问题。但实际教学中,由于信息较多,学生对内容的理解有一定的难度,所以在解决问题时对算理的理解和算法的掌握会不到位。本节课对教学素材进行适当调整,采用正方形这个几何模型,以儿童的视角帮助学生直观地认识"异分母分数的加、减法,
期刊
为了保证微电网电能质量,微电网须配备储能系统协助可再生能源实现削峰填谷。文章针对低压电池储能系统,设计了一种全氮化镓(GaN)高频双有源桥型双向直流变换器,详细分析了电感、变压器运行参数,并建立和分析了变换器运行损耗模型。设计了高频条件下氮化镓驱动电路,并对线路与半桥电路的布局进行优化。对双有源桥变换器样机进行双脉冲测试试验,试验结果验证了样机驱动电路设计的合理性与氮化镓开关管的特性,并通过对比实
为解决好"三农"这一关系国计民生的根本性问题,中央于党的十九大提出乡村振兴战略。乡村振兴需要调动各方积极性,尤其是国有资本的平台作用。近年来,已有部分国企在盘活乡村资源、撬动社会资本、创新服务模式等方面取得了较好成效。2021年在广东进行调研时发现,当地国有资本通过基金运作在政府部门、村集体、村民和市场资本之间构建了合作共赢平台,充分整合各方资源,在实践中探索出了乡村振兴的高质量发展模式。以村民利
2020年底我国如期完成了新时代脱贫攻坚目标任务,乡村振兴在2020年也取得重要进展,制度框架和政策体系基本形成。在脱贫攻坚与乡村振兴实现有效衔接过程中,金融需求也将会呈现出新的特点和变化,为更好发挥金融服务在新时期推进乡村振兴战略中的作用,本文从基于长远发展的顶层设计、金融市场体系、金融组织体系、金融服务体系、金融服务的生态环境建设等方面提出了发展建议。
随着近年来安徽省经济高速发展,城市化水平稳步提升,大量农村人口向城市转移,城市用地供需矛盾日益加剧。然而,在安徽省城市化快速发展的背景下,许多城市以土地粗放利用换取经济的快速增长,城市土地利用结构不合理、土地闲置浪费等现象普遍存在。基于土地资源的稀缺性,实现城市土地利用由粗放型向集约型的转变、提高城市土地的利用效率成为安徽省城市健康可持续发展的关键所在。另一方面,城市作为一个有机整体,城市的空间结
专利不仅是企业的技术创新产物,也是其重要的无形财产,更是一个国家创新能力的风向标,已成为推动国家科技、经济发展的重要力量。客观准确的专利价值评估有助于营造全社会的创新气氛,促进科技进步。传统评估方法从商业角度评估专利价值,重视技术成熟度以及已产生的实际价值,对创新性、成长性考量不足,结果差异性大,估值偏低。近些年发展起来的数据科学推动了专利的价值评估研究,从专利文献的属性特征中挖掘评估指标,应用机
打通中高职教育衔接渠道,是构建现代化职业教育体系的重要任务。在平衡受教育机会,发挥终身教育理论等方面,中高等职业教育衔接具有重要的战略地位。1994年起,福建省教育厅大力开拓中职学生升学渠道,鼓励中职毕业生继续学习。1999年福建省教委积极开办中职升学试点工作。目前,福建省已经制定出八大专业的中高职教育衔接一体化人才培养方案。福建省财经商贸类中职教育在对口生源、政策导向、专业设置和产业协调度等方面
慢性肾病是一种以肾脏功能逐渐丧失为特征的医学病症,严重威胁人类的健康。光学相干断层成像技术(Optical Coherence Tomography,OCT)能够实现体内肾脏微观结构的无损高分辨成像,可以提供有关肾脏的小管信息。但是,分析肾脏OCT图像是一项复杂的工作,而且耗时,重复性高。本文基于深度学习的方法,提出了一种辅助诊断肾脏OCT图像的分析方法。深度学习不仅是人工智能和机器学习研究的最新