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敏感材料是湿度传感器的核心。近年来,金属氧化物、聚电解质、石墨烯及其衍生物和各类复合材料在湿度传感领域的发展有了极大的突破。有机/无机复合材料融合了两者的优势,通过控制其化学组成与含量,研究人员获得了各类高性能的湿度敏感材料。本论文采用一步原位聚合法,通过控制导电高分子的聚合时间,制备出一系列含量比不同的介孔二氧化硅/导电高分子复合湿敏材料,并将其进行湿敏特性测量与感湿机理探讨。本论文的主要研究内容如下:1.在封闭体系内,保持0°C,在涂覆有介孔二氧化硅材料MCM-41的陶瓷衬底上,原位聚合聚吡咯(PPy)。通过调控吡咯的聚合时间,制备了MCM-41/PPy(X,X=30,60,90,120)系列的湿度传感器。对该体系进行了材料表征,如FT-IR、XRD、SEM、TGA等,验证两种单体材料是否成功复合,分析了聚合时间对复合材料中PPy含量的影响,以及复合材料的表面形貌特征。对所获元件进行了湿度敏感性能测试,包括感湿特性曲线、响应恢复特性曲线、频率特性曲线等,并与单体MCM-41元件和PPy元件进行了对比。基于该体系复合材料的元件结合了二者的优点,避免了MCM-41低湿不敏感和PPy高湿饱和的缺陷,并且具备高灵敏度和较好的线性度,不足之处是响应恢复时间较长,响应时间为915 s,恢复时间为100 s,(11%-75%-11%RH)。2.为改善上述元件的响应恢复特性,尝试构筑了新的材料体系,将EDOT材料原位聚合到MCM-41骨架中,并通过调节聚合时间对其含量进行控制。最终获得了MCM-41/PEDOT(X,X=30,60,90,120)系列的湿度传感器,并对其进行了系统的湿敏特性测试。该体系在保持高灵敏度的前提下,具有较短的响应恢复时间,相比于MCM-41/PPy体系有了明显的改进,其响应时间为165 s,恢复时间为115 s,(11%-95%-11%RH)。为进一步分析介孔二氧化硅/导电高分子复合材料的感湿机制,我们测试并分析了其介电损耗图谱、复阻抗图谱以及相角-频率关系图谱。导电高分子材料中含有大量的π键,可以改善二氧化硅材料的介电性质,使其在低湿下具有足够的活性位点;而介孔二氧化硅的高比表面积和孔隙度为导电高分子材料提供了稳定的骨架,使其不易在高湿状态下流失。两者相辅相成,最终获得了高性能电容型湿度传感器。本论文通过以上两个方面的工作,构筑复合材料并获得了全湿度范围敏感的传感器件,为电容型湿度传感器的开发提供了新思路。