全文总字数：2971字

1. 研究目的与意义及国内外研究现状

在日常生活环境中，空气的潮湿还是干燥程度对于我们生活或者工作都会有很大的影响。在高湿的空气环境中，我们会有沉闷和窒息的感觉，空气太潮湿也会使生产的产品不能使用，电子仪器由于受潮容易出现故障，棉纱吸收的水分过多会发霉变质；空气太干燥，棉纱会变脆而且易折断，而且会使人口腔有不适的感觉，甚至会诱发咽喉类疾病。温室栽培中湿度的控制会严重影响产量，工业的生产不进行湿度的控制，产品质量就会下降。人体感到适宜的湿度范围是40%~70%，人类周边湿度只要不在这一区间就会感到难受在国防方面，军用的仪器，枪支弹药等都不能受潮，受了潮的军用装备是对国家资金的挥霍，所以军用仓库对于温度和湿度的自动检测与控制就显得尤其重要。因此对于不同的事物，它们对其所处的环境湿度，都是有着不同的要求的,各项研究同时表明，环境湿度都是一个不可忽视的参数，早期人们为了检测环境湿度，17世纪发明了毛发湿度计，18世纪又出现了干湿球湿度计来检测湿度，19世纪随着信息产业的快速发展，新型电子式湿敏传感器被设计出来。目前的湿度传感器种类繁多，由传感器感湿特征量的不同可以把传感器分为压电型，电阻型，电容式，电流型和声表面波型湿度传感器；而根据传感器所用感湿材料性质的不同可以将其分为：电解质型，半导体陶瓷管型，高分子聚合物型和其他类型的传感器^[3].

国内外研究现状

现如今半导体陶瓷管型和高分子聚合物型湿度传感器是应用最广泛的两类传感器。半导体陶瓷管型是以半导体陶瓷材料为敏感材料制备成的湿度传感器，其敏感材料主要包括：Al₂O₃, TiO₂, ZnO, SnO₂以及钙钛矿型化合物（通常具有型结构，例如BaTiO₃, LaFeO₃^[4]）等材料。该类材料表面对空气中的水分子具有吸附和凝聚作用，当水分子吸附在材料表面时，材料中的原子和水分子发生电子交换，引起材料的电阻变化。半导体陶瓷式的湿度传感器具有测量范围广，响应时间短，成本低测量精度好，可在较高温度下工作等优点，但是长期在高湿下工作，会出现电阻值漂移的现象。有机高分子式湿度传感器其湿敏材料层出不穷，具有制备简单，成本低，灵敏度高等特性，而又根据其湿敏材料分子结构的不同可以分为共轭导电高分子和聚电解质高分子两种类型，其感湿原理是处于不同湿度下，高分子材料的导电特性，介电常数，光学性能等感湿特征量会随之变化。其中常见的共轭导电高分子湿敏材料包括聚诀类、聚苯胺类、聚化咯类高分子材料，它们具有共轭双键或者部分共轭双键的共同点，经过化学掺杂或者电化学掺杂之后，可以由绝缘体变成导体或者半导体材料，当材料暴露于不同湿度时，引起水分子的吸附，脱附，材料分子的络合，解离，导致材料电导率等电导性能的变化，从而达到检测湿度的目的。聚电解质湿敏材料是一类含有强极性基团的高分子材料，在其吸附水分子后，分子链中的极性基团解离产生了可以自由移动的离子来参与导电，使得材料的电阻迅速下降，而当湿度增加时，由于吸收水分子量的增加，吸附水分子自身的电离率增大，使得载流子迁移率增大，促使材料的导电率升高，从而达到检测湿度的目的。

2. 研究的基本内容

本文以陶瓷管为载体，以四氯化锡，柠檬酸和氨水为主要原料，通过溶胶凝胶法在陶瓷管表面上面合成了二氧化锡薄膜。 XRD表征显示该薄膜为金红石型二氧化锡晶体，单一锡石相，不含其它杂质。在对湿度传感器数据采集与分析方面，我们利用Labview软件和Agilent34401A万用表的结合，由Labview的VISA框架通过RS-232转USB接线来实现对万用表的控制。由采集的数据对二氧化锡湿度传感器性能进行分析，其响应与恢复曲线表现出响应恢复时间较短，薄膜电阻随着湿度的增大而减小，加热电压的增大会稍微降低它的灵敏度，其最适加热电压应在1V~5V之间。这为以后改进二氧化锡湿度传感器的稳定性，提高灵敏性的研究提供了依据。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实施方案：（1）通过labview的visa库来实现对agilent34401a万用表的控制，编写测量程序，在编写程序这一块所放的时间为一周。

（2）用溶胶凝胶法制备sno₂粉体，通过xrd表征来分析薄膜结构，看它物相是否单一，是否有杂峰，这里所用时间同样为一周。

（3）在薄膜器件做完后，通过恒压源来给湿度传感器提供加热电压，测量数据，并分析湿度传感器的参数，如响应恢复曲线，灵敏度，稳定性和重复性等特征参数来判断所制作的传感器性能的好坏。

4. 参考文献

[1] ying z, yu c, zhang y, et al. a novel humidity sensor based on natao3, nanocrystalling[j]. sensor actuators b chemical, 2012, 174:485-489.

[2] 贺元．batio3纳米纤维湿敏传感性能的研究［d］．长春：吉林大学，2011

[3]邓超．基于高分子纳米复合物的湿度传感器及其湿敏性能研究[d]．浙江：浙江大学，2012