基于傅里叶红外光谱的癸酸-棕榈酸/SiO_2相变储湿复合材料制备机理研究

根据前期在相变储湿复合材料制备方面取得的成果,以SiO_2为载体材料、癸酸-棕榈酸为相变材料,采用溶胶-凝胶法制备癸酸-棕榈酸/SiO_2相变储湿复合材料。采用傅里叶红外光谱仪对癸酸-棕榈酸/SiO_2相变储湿复合材料制备过程各阶段的合成物质进行测试,即相变材料制备阶段、SiO_2载体材料制备阶段和癸酸-棕榈酸/SiO_2相变储湿复合材料制备阶段。研究SiO_2基相变储湿复合材料制备过程中SiO_2网络结构形成机理、癸酸-棕榈酸嵌入方式、癸酸-棕榈酸与SiO_2嵌合机理,阐明溶胶-凝胶法制备癸酸-棕榈酸/SiO_2相变储湿复合材料的相关机理。同时采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对癸酸-棕榈酸/SiO_2相变储湿复合材料的物质组成和微观形貌进行测试,以佐证癸酸-棕榈酸/SiO_2相变储湿复合材料的制备机理。结果表明:通过Si—O—Si基团断裂与重组形成大量闭合孔或笼有效地将癸酸-棕榈酸包覆,从而制备形成癸酸-棕榈酸/SiO_2相变储湿复合材料;在癸酸-棕榈酸/SiO_2相变储湿复合材料制备过程中癸酸-棕榈酸与SiO_2仅仅为物理嵌合,未发生任何化学反应;癸酸-棕榈酸/SiO_2相变储湿复合材料中SiO_2形成大量闭合孔或笼,一部分用于包覆癸酸-棕榈酸,发挥相变调温性能,另一部分利用其网络空隙结构,发挥储湿调湿性能,从而达到同时调节室内温度和湿度的目的。     

硅纳米孔柱阵列及其四氧化三铁复合薄膜的湿敏电容特性研究

报道了硅纳米孔柱阵列（Si-NPA），Fe₃O₄复合的Si-NPA（Fe ₃O₄/Si-NPA）两种薄 膜材料的制备方法并对其形貌和结构进行了表征，研究了其电容湿度传感特性.结果表明，S i-NPA，Fe₃O₄/Si-NPA均为微米/纳米结构复合体系.当环境相对湿 度从11％上升到95％ 时，采用100 Hz的信号频率进行测试，以Si-NPA和Fe₃O₄/Si-NPA 为电介质材料制成的湿 敏元件的电容增加值分别为起始值的1500％和5500％；采用1000 Hz的信号频率测试时，则 分别为起始值的800％和12000％，显示出两种材料较高的湿度灵敏性和较强的绝对电容输出 信号强度.同时，在升湿和降湿过程中，Si-NPA，Fe₃O₄/Si-NPA都 具有较快的响应速度 ，其响应时间分别为15 s，5 s和20 s，15 s.文章结合材料的形貌和结构特性对其物理机理 进行了分析.上述结果表明，Si-NPA无论是直接作为湿度薄膜传感材料还是作为复合薄膜湿 度传感材料的衬底都具有很好的前景. 关键词： 硅纳米孔柱阵列 3O₄')" href="#">Fe₃O₄ 湿度电容传感特性     

聚酰亚胺(PI)薄膜用于光纤布拉格光栅湿度传感器的特性分析

研究了湿敏聚合物--聚酰亚胺(PI)薄膜用于光纤布拉格光栅湿度传感器的原理及应用,并对其传感特性进行了分析与测量.实验表明:镀有聚酰亚胺(PI)薄膜的光纤布拉格光栅的反射峰位置漂移量与湿度呈线性关系,容易标定,实现了对湿度的高精度测量.用这种材料制作的湿度传感器比其他类型湿度传感器性能优越.     

基于傅里叶红外光谱的SiO_2基相变储湿复合材料结构分析及性能优选预测

以SiO_2为载体材料、脂肪酸为相变材料制备具有相变调温性能与储湿调湿性能的SiO_2基相变储湿复合材料。采用等温吸放湿法和步冷曲线法测试不同脂肪酸用量的SiO_2基相变储湿复合材料相变调温性能与储湿调湿性能。利用傅里叶红外光谱测试SiO_2基相变储湿复合材料的结构组成,分析SiO_2与脂肪酸的嵌合机理。以SiO_2基相变储湿复合材料的傅里叶红外光谱特征吸收峰作为输入层,以SiO_2基相变储湿复合材料的脂肪酸用量、相对湿度52.89%下SiO_2基相变储湿复合材料吸湿平衡含湿量与放湿平衡含湿量的平均值、SiO_2基相变储湿复合材料从30~15℃降温所需的时间作为输出层,以S型激活函数作为隐含层,利用BE神经网络建立结构参数与综合相变储湿性能的SiO_2基相变储湿复合材料性能优选预测模型。结果表明,SiO_2基相变储湿复合材料中SiO_2与脂肪酸仅为物理嵌合,未发生化学作用;当脂肪酸用量0.079 mol时,所制备的SiO_2基相变储湿复合材料具有最优的综合相变储湿性能,即在相对湿度52.89%下的吸湿平衡含湿量为0.132 3 g·g~(-1)、放湿平衡含湿量0.147 5 g·g~(-1)、平衡含湿量的平均值为0.139 9 g·g~(-1),从30~15℃降温所需的时间为1 305 s;SiO_2基相变储湿复合材料的性能优选预测模型吻合性较好,具有较高的精确度,其预测值与实测值的相对误差为-2.07%和2.45%,可以用于优选预测SiO_2基相变储湿复合材料的储湿调湿性能和相变调温性能。     

薄膜的传湿性能研究

膜式全热交换器是新风节能型空调系统的重要部件.本文针对膜式全热交换器中的薄膜传湿性能进行了实验研究,在此基础上建立了二维对流扩散传质物理数学模型,并进行了数值模拟与分析,获得了温度、进口湿度、进口体积流量及工作室内下腔空气层高度对出口湿度和湿交换率的影响规律.研究表明,薄膜可以拥有很高的传湿能力,它在全热交换器中的传湿性能优于纸质材料,有望在新风节能空调以及其他相关领域上获得广泛应用.     

一种新型高灵敏度光学微环湿度传感器

提出了以聚酰亚胺（PI）为感湿材料的三耦合点单微环新型湿度传感器。外界湿度变化使得聚酰亚胺SOI微环谐振特性发生变化,最终通过谐振波长的漂移量确定湿度值。讨论了不同部位感湿时系统的传感特性,并且选择了最佳湿敏元件。数值模拟结果表明：与传统的单微环传感器相比,新型传感器具有较高灵敏度和测量范围,Through端口的自由频谱范围可提高3倍。三耦合点单微环谐振器整体结构可作为最佳湿敏元件,该传感器在10%RH~80%RH相对湿度范围内,灵敏度可达到0.98 nm/%RH,该结构为制备高灵敏度可集成微型湿度传感器件提供了一定的理论依据。     

用表面等离子体共振原理检测湿度环境（英文）

采用Kretschmann结构激发表面等离子体,利用多孔陶瓷材料SiO2作感湿材料,当外界环境的相对湿度变化时,引起感湿层SiO2的折射率发生相应变化,导致表面等离子体共振角发生偏移.采用有限元法对传感系统在不同感湿层折射率下的反射谱进行了模拟分析,并根据反射谱的共振半峰宽和共振峰深度对金膜的厚度进行优化.研究结果表明:金膜的最佳厚度为55nm,反射谱的共振角偏移量与感湿层折射率变化呈线性关系,湿度检测的分辨率高达0.37%RΗ,灵敏度达到0.03°/%RH.该研究对基于表面等离子体共振原理的湿度传感器的研制与应用具有一定意义.     

真空型FTIR对丙二酸气溶胶的研究

利用压力方波装置和快速扫描真空红外光谱仪结合,研究了丙二酸气溶胶的吸湿性和相变行为,并研究了由外界湿度变化引起的丙二酸气溶胶中氢键作用的转化。另外,我们报道了脉冲湿度变化下丙二酸的风化过程。     

基于U型波导耦合单微环结构的高灵敏度湿度传感器

首次提出了一种基于U型波导耦合的新型单微环结构湿度传感器,该传感器以聚酰亚胺(polyimide,P1)作为感湿材料,当外界环境相对湿度变化时,引起感湿部位折射率的相应变化,导致传感器的输出光谱发生漂移。根据传输矩阵法推导U型波导耦合单微环结构的传递函数,重点讨论了不同感湿部位对输出光谱的影响,通过Matlab理论仿真,确定以U型波导耦合单微环结构整体作为最佳感湿部位。当U型波导的两个耦合点间的距离为微环周长的整数倍时,相比于传统的单微环结构,自由光谱范围(FSR)实现加倍。外界相对湿度从10%RH变化到100%RH时,传感器的输出光谱漂移量在0.027～0.191 μm之间变化,灵敏度高达0.001 8 μm/%RH,相比于具有高灵敏度的光纤光栅类湿度传感器,灵敏度提高了10~100倍,实现了在高灵敏度感湿的同时兼顾谐振峰两侧大范围的滤波选频。     

我国湿度敏感材料的研究现状与发展趋势

概述了近年来我国关于湿敏功能材料的最新研究结果。可以看出，在新材料、新工艺的探索与研究方面取得突破性的进展。同时，在材料湿导机制、稳定性机理及吸附效应等方面的基础性研究也引起了国内学术界的极大关注，且取得可喜结果。这对发展我国高性能湿度传感器将起到积极作用。还介绍了今后的研究方向与发展趋势。     

桂花幼苗基础生长环境与其叶片超弱发光特性关系研究

以桂花幼苗为试验样品,采用二次正交旋转组合实验优化设计方案,研究了光照、温度、湿度和水分4个基础环境因素对桂花幼苗叶片超弱发光值的影响,建立了4因素对超弱发光值的综合影响模型.分析发现:不同因素及其交互作用对超弱发光值影响的显著性也不同;其中4个因素的一次项和光照、湿度、水分因素的二次项,以及光照和水分、温度和湿度的交互项,对超弱发光值的影响极显著(p≤0.01);当光照采用10根灯管(即照度值均值为4 229 Lx)且温度、湿度和水分分别控制在35 ℃、85%和90 mL/d时桂花幼苗的超弱发光值最大.在此基础上进一步分析并获得了对超弱发光值存在影响作用的各单因素及交互作用的影响规律.     

Effect of moisture on the interlaminar interface of a carbon fiber polymer–matrix composite,studied by contact electrical resistivity measurement

Moisture was found to have a reversible effect on the interlaminar interface of a continuous carbon fiber epoxy–matrix composite. An increase in humidity increased the resistivity. The reversibility was essentially complete after the first cycle of humidity variation. The effect is attributed to expansion of the matrix at the interlaminar interface due to moisture uptake. It allows use of the composite for humidity sensing.     

Humidity Sensing Using Gelatin and Cobalt Chloride Coating on Indium Tin Oxide-Coated Long-Period Grating

Abstract

In this article, humidity sensing using gelatin and cobalt chloride on indium tin oxide coated long-period gratings was proposed and demonstrated. First, a thin overlay of indium tin oxide was deposited on a long-period grating by using a simple dip coating methodology. Similarly, a combination of gelatin and cobalt chloride was deposited onto the indium tin oxide layer. A field emission scanning electron microscope provided detailed evidence of the attachment of amalgamation on long-period gratings. The designed sensor showed a significant shift in the resonance wavelength when the relative humidity varied from 40% to 95%, with a sensitivity of 0.12 nm/% relative humidity and an accuracy of 98.45%.     

Relative humidity sensor based on SMS fiber structure with polyvinyl alcohol coating

A novel relative humidity (RH) sensor based on single-mode–multimode–single-mode (SMS) fiber structure is presented. The sensors are created through coating a thin layer of polyvinyl alcohol (PVA) on the multimode fiber deleted the cladding trough HF solution cauterization as the sensitive cladding film, whose refractive index varies as a function of humidity level. Due to the SMS fiber structure's sensitivity to ambient refractive index, the transmission spectra of SMS fiber structure coated PVA film are modified under exposure to different ambient humidity levels ranging from 30% to 80% RH. The related numerical simulations of transmission spectra of SMS fiber structure with different surrounding refractive index are also proposed. The sensitive of the RH measurement of 0.09 nm/% RH in the range from 30% to 80% RH is experimentally achieved. Meanwhile the intensity of wavelength at 1543 nm is decreasing as the humidity increasing. The experimental results obtained are consistent with the conclusion obtained by numerical simulating.     

碳氢烧蚀层的厚度对聚乙烯醇薄膜阻气性能的影响

 以ICF实验塑料靶丸保气的需求为背景，研究了水蒸气在低压等离子体聚合碳氢（CH）膜、聚乙烯醇（PVA）膜、聚苯乙烯（PS）膜中的扩散渗透行为。根据实验数据，算出在40℃ 90%相对湿度下,水蒸气在三种样品膜中的渗透系数分别为1.906×10^-13，5.950×10^-15，.432×10 ^-14mol·m/(m²·s·Pa)，并借助多层复合膜模型的近似算法，算出在40 ℃ 90%相对湿度的外界环境下，类似多层塑料微球结构的三层复合膜中，PVA阻气层所处环境的相对湿度为53.06%，推导出PVA所处环境的相对湿度与外层CH层厚度的关系式。研究表明：CH烧蚀层越厚，PVA所处环境的相对湿度越小，保气性能越好。     

自然对流下含纳米SiO2涂层表面抑霜研究

本文用含有纳米SiO2的涂层作为亲水表面,并在其上进行结霜实验研究.用接触角测量仪测出涂层表面和紫铜板表面的接触角,在不同实验条件下测量了涂层表面霜层的厚度,并与紫铜表面的霜厚进行了对比.结果表明在环境相对湿度较小、冷壁温度不太低的条件下,这种涂层能够较好地抑制霜层的生长.通过使用红外成像仪对不同时刻霜层表面温度测量,结果表明,这种亲水涂层具有较小的传热热阻,与具有较大传热热阻的霜层相比几乎可以忽略.     

基于低温冷库的恒温室设计

针对一系列实验的需要,基于一座小型低温冷库,对制冷系统进行完善后增加了电加热器、加湿器、温湿度变送器等设备,运用电热平衡的方法实现恒温控制。测试结果表明:在-60℃～+40℃温度范围内,可以无级调节,波动范围不超过±0.5℃;最大相对湿度可达99%,控制精度在±5%以内。应用表明:此恒温室能较好的满足一般实验所需恒温恒湿的要求,其操作的方便性及实用性可以为以后的科研作出贡献。     

The influence of moisture on atmospheric pressure plasma etching of PA6 films

The moisture in the substrate material may have a potential influence on atmospheric pressure plasma treatment. In order to investigate how the existence of moisture affects atmospheric pressure plasma treatment, polyamide 6 (PA6) films were treated by helium, helium/oxygen (O₂) plasmas using atmospheric pressure plasma jet (APPJ) at different moisture regain. The film surfaces were investigated using contact-angle measurements, atomic force microscopy (AFM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) to characterize the surfaces. The exposure of PA6 film surfaces to the plasmas led to the etching process on the surfaces and changes in the topography of the surfaces. It was shown that the etching rate and the surface roughness were higher for the 9.33% moisture regain (relative humidity 100%) group than that of the 1.61% moisture regain (relative humidity 10%) group with the same plasma gas and power.