随着工业生产的发展,环境污染问题变得越发严重,如何实现对有害气体的快速、精准检测就显得尤为迫切。课题组前期研究的气体传感器是利用半导体材料掺杂作为敏感材料,具有响应恢复时间短、灵敏度高等诸多优点;然而前期的研究成果仍存在一些局限性,比如均需要电源为传感器供电、工作温度较高,在输送天然气的密闭管道等环境下检测特定气体的含量就无法使用此类传感器,应用领域受到了很大的限制。鉴于以上有源传感器的局限性,本文提出了一种以LC互感耦合原理的无线无源气体传感器,利用稳定性高、在常温下就可以工作的聚苯胺/碳纳米管作为传感器的气敏材料,通过合理的方法制备出了无线无源气体传感器,实现了常温下传感器的非接触测试。主要研究内容如下:研究了气体敏感材料的相关特性,通过浓HNO₃和浓H₂SO₄这两种的混合酸溶液对碳纳米管材料进行化学修饰,引入了一定的官能团,通过扫描电子显微镜对其进行表征发现,酸化后的碳纳米管具有更多的缝隙,吸附气体分子的能力和对其他敏感纳米材料的掺杂能力都有一定的增强;将氨基苯单体聚合生成聚苯胺附着于碳纳米管表面,从而形成聚苯胺/碳纳米管复合型敏感材料。设计了两种结构的无线无源气体传感器,采用ADS软件对两种结构分别进行了模拟仿真分析,得出了在合理范围的参数。通过分析不同的制备工艺,最终决定把无铅铝浆通过丝网印刷的方式印刷到氧化铝陶瓷基底上,再将气敏材料涂到基础结构上,制备出了无线无源气体传感器。第一种是螺旋电感型无线无源气体传感器;第二种是由单圈电感和叉指电极构成的无线无源气体传感器。搭建了实验平台并对传感器的性能进行测试,经过测试得出,在NH₃浓度为300ppm的气氛中,螺旋电感无线无源气体传感器的灵敏度约为0.015 MHz/ppm;叉指电容无线无源气体传感器的灵敏度约为0.04 MHz/ppm。相比之下,叉指电容无线无源气体传感器比螺旋电感无线无源气体传感器更加灵敏,且最低可以检测到50ppm的NH₃气体。