氧化石墨烯/碳納米線圈複合材料，用於高性能溼度傳感器

2020-08-20 石墨烯聯盟


本文要點：

碳納米線圈和氧化石墨烯生產了新型感測複合材料，並在QCM傳感器上對其進行了改進

1成果簡介

設計高性能的溼度傳感器以快速準確地檢測相對溼度（RH）在各種應用中很重要。必須同時考慮高響應性和快速可逆性。本文，浙江理工大學高俊闊等研究人員，基於石英晶體微天平（QCM）傳感平臺，利用商品化的氧化石墨烯作為傳感材料，並添加了商品化的碳納米線圈來阻止氧化石墨烯層的堆疊。所製造的新型傳感器具有超高響應（4618 Hz / 97％RH）和快速可逆性（2s）。這項工作不僅擴展了商業碳材料的應用，而且實現了具有商業潛力的高性能溼度傳感器的開發。

2圖文導讀

圖1、溼度傳感器合成過程的示意圖。

圖2、溼度檢測系統示意圖。

圖3、G 1（a），一周後G 1 C 0.2（b），一周後G 1 C 0.4（c），一周後G 1 C 0.6（d），一周後G 1 C 0.8的TEM圖像（e）和C 1（f）。（a）的插圖顯示了一周後G 1的TEM圖像。

圖4、G 1，G 1 C 0.2，C 1 C 0.4，G 1 C 0.6，G 1 C 0.8和C 1對（a）11％RH和（b）97％RH 的響應日期。

圖5、在沒有（a）和有（b）碳納米線圈的情況下，被氧化石墨烯吸附的水分子的圖形比較。

圖6、（a）基於G 1 C 0.6的傳感器和基於G 1的傳感器在相對溼度為75％的三個循環中的短期可重複性。

（b）G 1 C 0.6型傳感器和G 1型傳感器從低RH到高RH，然後從高RH到低RH的頻移曲線。

（c）基於G 1 C 0.6的傳感器和基於G 1的傳感器的溼度磁滯特性。

（d）在各種RH下，基於G 1 C 0.6的傳感器和基於G 1的傳感器的頻率隨時間變化。

3小結

與基於氧化石墨烯的傳感器相比，通過設計氧化石墨烯/碳納米線圈複合材料，製造了基於QCM的增強型溼度傳感器，因為碳納米線圈可防止氧化石墨烯層相互堆疊。複合材料的所有基本材料都可以在市場上買到，從而有利於將來該傳感器的批量生產。在暴露於各種RH後，對QCM傳感器的頻率變化進行了研究。確定了4618 Hz / 97％RH的高響應。此外，還展示了較短的響應/恢復時間（4 s / 2 s），出色的短期可重複性和長期穩定性。這項工作證實了氧化石墨烯/碳納米線圈複合材料是構建商業化QCM溼度傳感器的理想候選材料。

文獻：

來源：材料分析與應用

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