濕度與我們的生活息息相關(guān),是指水蒸氣在空氣中的含量。濕度已被廣泛地應(yīng)用在農(nóng)業(yè)、氣候監(jiān)測(cè)、精密儀器的使用和保護(hù)、生物醫(yī)療、工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中皮膚濕度監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域中。傳統(tǒng)的剛性濕度傳感器的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到較為成熟的階段,但隨著柔性電子和可穿戴技術(shù)的發(fā)展,傳統(tǒng)的剛性濕度傳感器逐步顯露出應(yīng)用的局限性。柔性濕度傳感器具備柔性可拉伸、制造成本低、能耗低、制造工藝簡單和易于集成等優(yōu)勢(shì),因此,柔性濕度傳感器具有更為廣泛地應(yīng)用范疇。在柔性濕度傳感器中,以高分子聚合物材料為濕敏材料的柔性濕度傳感器最為常見。而高分子聚合物柔性濕度傳感器主要分為電容式和電阻式兩大類。本文選擇研究高分子電容式的柔性濕度傳感器。高分子電容式濕度傳感器具有線性度好、靈敏度高、濕滯小、測(cè)試范圍寬、穩(wěn)定性好、功耗低等特性,在濕度傳感器領(lǐng)域具有廣闊的前景。而電容式濕度傳感器又分為叉指結(jié)構(gòu)和三明治結(jié)構(gòu)兩大類。叉指結(jié)構(gòu)和三明治結(jié)構(gòu)的濕度傳感器各有其優(yōu)缺點(diǎn)。本文基于對(duì)濕度傳感器濕敏材料感濕機(jī)理的研究分析,首先制備了柔性PVDF/PVA/LiCl濕敏薄膜,然后基于此濕敏薄膜制備了叉指結(jié)構(gòu)和三明治結(jié)構(gòu)兩種電極結(jié)構(gòu)的柔性電容式濕度傳感器。本論文的主要工... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

濕度傳感器的相關(guān)應(yīng)用

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文4濕度傳感器的核心是濕敏材料，電容式濕度傳感器以電介質(zhì)作為濕敏材料，電介質(zhì)能隨周圍環(huán)境的相對(duì)濕度大小成比例地吸附或釋放水分子。由于作為濕敏材料的電介質(zhì)大多數(shù)具有較小介電常數(shù)（為2~7），而水分子偶極矩的存在大大提高了濕敏材料的介電常數(shù)（水的介電常數(shù)約為83），因此將具有此種特性的濕敏材料應(yīng)用于電容式濕度傳感器中，通過測(cè)試電容值的變化即可得到環(huán)境的相對(duì)濕度。根據(jù)電極結(jié)構(gòu)的不同，電容式濕度傳感器主要又分為三明治型和叉指型兩種。1）三明治型圖1-2所示為典型的三明治型電容式濕度傳感器的結(jié)構(gòu)圖。其基本結(jié)構(gòu)和平板式電容器的結(jié)構(gòu)類似。由下至上分別是基底、下電極、濕敏材料和上電極，上電極和下電極組成電容極板，濕敏材料作為電介質(zhì)。此種結(jié)構(gòu)的電容式濕度傳感器的優(yōu)點(diǎn)是電容量大，靈敏度高。但由于有上下兩層電極，所以它同時(shí)也存在制作工藝復(fù)雜的缺點(diǎn)。圖1-2三明治型電容式濕度傳感器的結(jié)構(gòu)圖2）叉指型圖1-3所示為叉指型電容式濕度傳感器的結(jié)構(gòu)圖。在絕緣的基底上制備叉指狀的電極，然后在叉指電極上涂覆一層濕敏材料作為電介質(zhì)，電介質(zhì)吸附與脫附水分子使相對(duì)介電常數(shù)發(fā)生變化，從而引起叉指間的電容發(fā)生變化。此種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是較三明治結(jié)構(gòu)而言工藝相對(duì)簡單，但其不足之處在于電容量小，靈敏度低。圖1-3叉指型電容式濕度傳感器結(jié)構(gòu)圖（2）電阻式濕度傳感器圖1-4所示為典型的電阻式濕度傳感器的結(jié)構(gòu)圖。其基本結(jié)構(gòu)和叉指型電容式濕度傳感器類似，不同之處在于電容式濕度傳感器的濕敏材料為電介質(zhì)，而此處的濕敏材料為導(dǎo)電材料。當(dāng)水分子吸附到濕敏材料上時(shí)，傳感器的電阻率和電阻值會(huì)隨之發(fā)生相應(yīng)變化，利用此種特性可以測(cè)得濕度變化。

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文4濕度傳感器的核心是濕敏材料，電容式濕度傳感器以電介質(zhì)作為濕敏材料，電介質(zhì)能隨周圍環(huán)境的相對(duì)濕度大小成比例地吸附或釋放水分子。由于作為濕敏材料的電介質(zhì)大多數(shù)具有較小介電常數(shù)（為2~7），而水分子偶極矩的存在大大提高了濕敏材料的介電常數(shù)（水的介電常數(shù)約為83），因此將具有此種特性的濕敏材料應(yīng)用于電容式濕度傳感器中，通過測(cè)試電容值的變化即可得到環(huán)境的相對(duì)濕度。根據(jù)電極結(jié)構(gòu)的不同，電容式濕度傳感器主要又分為三明治型和叉指型兩種。1）三明治型圖1-2所示為典型的三明治型電容式濕度傳感器的結(jié)構(gòu)圖。其基本結(jié)構(gòu)和平板式電容器的結(jié)構(gòu)類似。由下至上分別是基底、下電極、濕敏材料和上電極，上電極和下電極組成電容極板，濕敏材料作為電介質(zhì)。此種結(jié)構(gòu)的電容式濕度傳感器的優(yōu)點(diǎn)是電容量大，靈敏度高。但由于有上下兩層電極，所以它同時(shí)也存在制作工藝復(fù)雜的缺點(diǎn)。圖1-2三明治型電容式濕度傳感器的結(jié)構(gòu)圖2）叉指型圖1-3所示為叉指型電容式濕度傳感器的結(jié)構(gòu)圖。在絕緣的基底上制備叉指狀的電極，然后在叉指電極上涂覆一層濕敏材料作為電介質(zhì)，電介質(zhì)吸附與脫附水分子使相對(duì)介電常數(shù)發(fā)生變化，從而引起叉指間的電容發(fā)生變化。此種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是較三明治結(jié)構(gòu)而言工藝相對(duì)簡單，但其不足之處在于電容量小，靈敏度低。圖1-3叉指型電容式濕度傳感器結(jié)構(gòu)圖（2）電阻式濕度傳感器圖1-4所示為典型的電阻式濕度傳感器的結(jié)構(gòu)圖。其基本結(jié)構(gòu)和叉指型電容式濕度傳感器類似，不同之處在于電容式濕度傳感器的濕敏材料為電介質(zhì)，而此處的濕敏材料為導(dǎo)電材料。當(dāng)水分子吸附到濕敏材料上時(shí)，傳感器的電阻率和電阻值會(huì)隨之發(fā)生相應(yīng)變化，利用此種特性可以測(cè)得濕度變化。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]銀納米線柔性壓力傳感器的制備及響應(yīng)特性優(yōu)化研究[D]. 全勇.電子科技大學(xué) 2017



本文編號(hào)：3440834