膨潤抑制キトサン基複合薄膜による高感度かつ高速応答湿度センサーの実現

WANG Yuyang ,  

DU Xianruo ,  

YE Zhijun ,  

ZHENG Gaofeng ,  

CUI Jingqin ,  

YAN Huangping ,  

摘要

キトサンはバイオベース材料として環境に優れた特性と優れた吸湿能力を兼ね備えていますが、その固有の高湿膨潤特性により、センサーは応答が遅く長期の信頼性が低い問題があります。これらの問題に対処するため、本研究ではキトサン-二硫化モリブデン複合材料に基づく湿度センサーを提案し、高感度かつ迅速な応答を実現することを目的としています。二次元の二硫化モリブデンナノシートをキトサン基質に導入し、架橋ネットワークを有するキトサン-二硫化モリブデン複合湿度感応薄膜を作製しました。特性評価および性能試験の結果、二硫化モリブデンナノシートは水素結合を介してキトサンと架橋ネットワークを形成するだけでなく、物理的なバリア層を構築し、高湿条件下での材料の膨潤を効果的に抑制し、薄膜の水分子吸着能力および界面分極効果を強化していることが示されました。作製したキトサン-二硫化モリブデンセンサーは広い動作湿度範囲(7%RH~95%RH)、高感度(14,200 pF/%RH)、短い応答/回復時間(15/25秒)、良好な再現性(5回サイクルの相対標準偏差2.08%)および長時間の安定性(120時間無減衰)を有しています。さらに、本センサーは呼吸パターン認識および非接触型ヒューマンマシンインタラクション分野での応用の可能性を示しています。本研究は高性能かつ安定した湿度センサー開発のための有効な設計および製造戦略を提供します。

关键词

湿度センサー;キトサン-二硫化モリブデン;膨潤抑制;高感度;高速応答

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