發(fā)布時間：2021-04-08 08:10

　　包裝內(nèi)部的濕度環(huán)境對貯存和運輸過程中的果蔬產(chǎn)品有重要的影響。當(dāng)濕度超過一定數(shù)值,細(xì)菌、微生物加速繁殖,促使內(nèi)裝物快速腐爛;當(dāng)濕度過低時,果蔬水分流失、品質(zhì)下降。由于包裝的整個流通過程中濕度情況復(fù)雜,有必要對包裝內(nèi)部濕度進(jìn)行實時的監(jiān)測,以便于及時采取措施,對濕度進(jìn)行調(diào)控。本課題制備了一種可用于監(jiān)測果蔬包裝內(nèi)部濕度的柔性智能包裝,取得的研究結(jié)果如下:（1）電阻型柔性濕度傳感器的制備,主要包括基材、電極、敏感層三層結(jié)構(gòu)。通過PVA和PET薄膜的性能對比,優(yōu)選PET作為傳感器的基材。制作不同線寬的梳狀叉指型銀電極作為金屬電極。制備不同配比的羧基化多壁碳納米管（MWCNTs-COOH）與氧化石墨烯（GO）、二硫化鎢（WS₂）混合物作為敏感層。然后,以絲網(wǎng)印刷、涂布等方式制備了一種具有三層結(jié)構(gòu)的電阻型柔性濕度傳感器。（2）構(gòu)建了0⁹7.6%RH的不同濕度模擬測試環(huán)境,并用LCR儀表進(jìn)行了傳感器的阻抗性能測試。不同比例MWCNTs-COOH/WS₂敏感層材料的傳感器測試結(jié)果表明:隨著相對濕度的遞增,電阻顯明顯的遞增趨勢。MWCNTs-... 

【文章來源】：北京印刷學(xué)院北京市

【文章頁數(shù)】：58 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【圖文】：

WS2結(jié)構(gòu)圖[36]

4和優(yōu)異的物理性質(zhì)受到很多研究者的追捧[29]。碳納米管內(nèi)部的空洞結(jié)構(gòu)和可用于氣體吸附的外壁使其對很多常見氣體都很十分敏感。然而，碳納米管具有很大的缺點，即難溶于水，這在很大程度上制約了碳納米管在柔性氣體傳感器上的應(yīng)用。因為碳納米管在溶液中分散困難，解決它的分散問題是碳管研究和使用的第一步。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，GO可以很好的與MWCNTs混溶，且不易沉積[33]。為此，有必要引入GO溶液來使MWCNTs處于穩(wěn)定的分散狀態(tài)。圖1-1石墨烯、碳納米管結(jié)構(gòu)[30]圖1-2WS2結(jié)構(gòu)圖[36]石墨烯具有較大的分子吸附表面和出色的電學(xué)性能，在傳感器上的應(yīng)用日益普遍。已有研究表明歸因于協(xié)同效應(yīng)，碳納米管和石墨烯復(fù)合材料在電化學(xué)傳感方面具有優(yōu)良的特性[34]。但是石墨烯沒有寬闊的禁帶帶隙，導(dǎo)致它不能完全應(yīng)用于電子器件方面。二硫化鎢是一種二維的半導(dǎo)體材料[35]，具有類似于石墨的層狀結(jié)構(gòu)（分子結(jié)構(gòu)如圖1-2[36]），屬于六方晶系[37]，有半導(dǎo)體性和抗磁性[38]。WS2層垂直于硫化物層逐層堆疊[39]，具有非常高的表面積與體積之比，禁帶寬，兼有n型和P型電子傳輸特性、力學(xué)性能、電活性和穩(wěn)定性[40]，適用于傳感器件、晶體管、催化等領(lǐng)域［41-43］。單層二硫化鎢具有固定的帶隙和較高的電子遷移率，邊緣

6圖1-3PANI/GO薄膜上水分子吸附示意圖水分子通過連接在GO納米片上的羥基、羧基和環(huán)氧官能團以及PANI上的氨基吸于PANI/GO雜化物上。首先，形成化學(xué)吸附為代表的薄薄的水層。然后，在雙氫鍵作用下外層加入，開始吸附水分子的第一物理吸附層，然后依次類推。在高濕下，通過單一氫鍵作用進(jìn)一步形成水分子的第n層物理吸附。通過Grotthuss鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（H2O+H3O+→H3O++H2O），產(chǎn)生的水合H+作為電荷載體，游離水滲透到PANI/GO薄膜的層間[48-49]。二硫化鎢具有極好的柔韌性、分散性[50]，有穩(wěn)健的載流子遷移率、與層數(shù)相關(guān)的電子與光學(xué)特性，還具有寬帶隙等特性[51-55]。這些性能促進(jìn)二硫化鎢作為敏感材料檢測氣體成為可能。當(dāng)二硫化鎢表面吸附了H2O、NO、CO、O2等氣體分子，其穩(wěn)定性、和電子特性會發(fā)生改變。當(dāng)WS2與被吸附的氣體分子之間發(fā)生電子移動，材料的n型半導(dǎo)體特性變化[56]，導(dǎo)致電學(xué)信號響應(yīng)的改變。這使得它有可應(yīng)用于未來的電子器件，尤其是在氣體傳感方向[57-59]。對于半導(dǎo)體材料，在濕度改變的過程中往往不是遵循單一的原理，而是多種因素共同作用的結(jié)果，能夠引導(dǎo)電阻整體變化趨勢的機理決定了電阻—相對濕度曲線圖最終的走向。1.3柔性濕敏傳感器的研究現(xiàn)狀20世紀(jì)30年代，美國人Dunmore首次制成以LiCl為代表的電解質(zhì)電阻型濕敏傳感器[16、60]。自此以后的八十余年間，濕敏器件被眾多研究者不斷探索與改進(jìn)。如今，小型化和柔性化的趨勢已經(jīng)顯現(xiàn)。二硫化鎢、氧化石墨烯、碳納米管等材料被發(fā)現(xiàn)逐漸地用于研究各種電阻型濕度傳感器。Yuan等人[61]用聚（3,4-亞乙二氧基噻吩）納米粒子和氧化石墨烯（GO）逐層

【參考文獻(xiàn)】：
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[10]農(nóng)產(chǎn)品流通組織模式構(gòu)建研究[D]. 饒培元.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 2010



本文編號：3125191