湿度传感使用氧化物复合钙钛矿结构

制造高度敏感、可靠的湿度传感器是一个关键的研究重点为各种行业。发表在《亚博网站下载,一篇论文展示了一个设备的发展基于多孔铝酸钆纳米材料。亚博网站下载

研究:多孔纳米铝酸钆为高灵敏度湿度传感器。GzP_Design / Shutterstock.com

湿度传感器:重要性和一个简短的历史

湿度是一个重要的环境参数众多工业领域。这些领域包括食品加工、制药工业、暖通空调行业,生物医学研究、微电子学、农业、结构健康监测、气象。湿度是指水蒸气的数量在一个环境中,主要是空气。

TG-DTA曲线的铝酸钆(在热处理之前)。图片来源:Doroftei C & Leontie材料亚博网站下载

有很多方法使用多年来监控环境的相对湿度水平,与不同程度的成功。技术的例子包括湿度计、吊索干湿球湿度计和冷冻镜子湿度计。

这些都是间接测量冷凝和蒸发的方法来测量相对湿度,但他们遭受贫穷的精度有限等缺点。这些缺点的发展要求更准确和敏感的方法。

晶体管的发明导致了发展电子湿度传感器的测量电阻变化引起的湿度,但这些也遭受了缺陷的有限精度,稳定性差,滞后。第一聚合物薄膜湿度传感器是在1970年代开发的,提供更高的可靠性和解决以前设计的缺点。

最近的研究集中在陶瓷传感器由于其成本效益和优越的化学和热稳定性。这些传感器检测湿度在两个方面:电阻电法和电容电法。

最近,出现了越来越多的关注钙钛矿材料的应用在环境湿度传感器。亚博网站下载此外,需要环保材料,减少碳足迹,浪费和污染。亚博网站下载

使用钙钛矿材料湿度传感器亚博网站下载

钙钛矿材料,已被广泛的亚博网站下载研究对能源收获和超级电容器设备,显示潜力增加湿度传感器。Lanthanide-doped铝酸盐类已被证明是一个重要的类从应用的角度来看这些材料。亚博网站下载

空间结构和单元GdAlO的细胞₃钙钛矿。图片来源:Doroftei C & Leontie材料亚博网站下载

这项研究发表在亚博网站下载钆的合成铝酸钙钛矿提出了对湿度传感装置及其应用探索。方法用于合成钙钛矿材料的溶胶-凝胶法自燃的过程。自燃产生铝酸钆在大大降低温度相比,经典的合成方法。

聚乙烯醇是利用胶体的媒介。氢氧化铵的解决方案是添加到pH值是8,而产生了“土壤”干的金属氢氧化物和接受了自燃过程获得纳米晶体粉末。有机残留物被被煅烧30分钟,享年500岁^oC。

传感元素被压制成磁盘(电容和电阻元件都准备以这种方式)是17毫米直径2毫米厚。丝网印刷是用来沉积多孔银电极在这些磁盘。能力和电阻的值是由阻抗分析。

铝酸钆传感器被插入到一个恒温器室与不同级别的湿度温度25^o在室温下C来测试他们的测量能力。实验结果表明,湿度显著影响传感器的电容和电阻特性,增加了容量约一万次,阻力减少约八千倍从0 - 98%的相对湿度增加。

N₂吸附/解吸等温线(一)和EDX频谱分析元素(b)为铝酸钆粉、热处理在1000°C 7 h。图片来源:Doroftei, C & Leontie材料亚博网站下载

此外,传感器显示磁滞的水平低于3%,线性日志C和日志R工作频率与RH是好的,和钆铝酸钙钛矿显示吸收大约180秒的响应时间和解吸230秒的响应时间。

解吸时间越长反应时间可以解释为微孔结构(孔隙分布和大小)材料的影响不同的水蒸气吸附/解吸率。

这对湿度传感器的未来意味着什么?

行业的要求增加材料合适的电气性能的需要,响应时间、力学性能、稳定性、和其他特征,改善设备的功亚博网站下载能。相对湿度是一个至关重要的参数几个行业,和传感器设计与增强属性,准确性,和敏感性,是必要的。

钙钛矿方面展现出广阔的应用前景在湿度传感器由于其优越的物理和电气性能。

溶胶-凝胶法自燃过程提出的研究论文产生铝酸钆具有钙钛矿结构在更低的温度比经典方法,节省能源消耗,使过程更加环保。这项研究表明,铝酸钆可用于高度敏感的湿度传感器。

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Doroftei C & Leontie L (2021)多孔纳米铝酸钆为高灵敏度湿度传感器(在线)亚博网站下载第14章22节| mdpi.com。可以在:https://www.mdpi.com/1996-1944/14/22/7102

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