納米結(jié)構(gòu)對TiO2濕敏傳感器的影響機理研究.pdf

1、靜電紡絲是一種能夠直接、連續(xù)制備聚合物纖維的方法。本文中，我們從探討靜電紡絲原理出發(fā)，研究了平行靜電紡絲和磁化靜電紡絲中纖維的動態(tài)行為。之后，采用平行靜電紡絲法成功制備了氧化鈦纖維薄膜和單根纖維濕敏傳感器元件，研究了其濕敏性能和電輸運性能。
　　 首先，本文利用有限元數(shù)值分析方法（Comsol等軟件）模擬靜電紡絲過程。通過建立靜電紡絲過程的物理模型和電磁場的數(shù)學(xué)模型，研究模型中電極和磁鐵改變對電磁場的影響，計算了電磁場的變化規(guī)律

2、和纖維的受力情況。同時，根據(jù)理論研究結(jié)果進行了一系列的對比實驗，推測出了纖維的運動規(guī)律，提出了一種靜電紡絲中纖維的運動概率模型。模型認為，只有當兩平行電極所形成的分離區(qū)恰當時才可能形成取向排列的纖維。磁鐵的引入反而因為磁力的影響讓分離區(qū)面積變大，降低了纖維取向排列的概率。
　　 然后，本文通過平行靜電紡絲的方法成功制備了氧化鈦單根本征、摻雜和管狀纖維。通過一系列的電性能測量發(fā)現(xiàn)，纖維阻抗隨著濕度的增加而降低，水分子吸附時阻抗降低

3、，脫附時阻抗升高。隨著摻雜濃度的提高，纖維在不同濕度下的阻抗均降低。摻雜提高了200Hz測量頻率下纖維在不同濕度氛圍中切換的響應(yīng)特性曲線線性度。管狀纖維比表面積大，具有最低的阻抗，管狀結(jié)構(gòu)提高了纖維在高濕度間切換時的響應(yīng)恢復(fù)性能。摻雜5％的纖維在100％～20％濕度中切換時歸一化比值最高，靈敏度最高。所有纖維的感濕特性曲線都屬于第Ⅳ種等溫吸附模型，跳躍區(qū)和漸變區(qū)分別對應(yīng)于第一層和多層水分子的吸脫附過程。元件低濕度適用于電路模型Ⅰ，高濕度