【摘 要】
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湿度测量在人体健康、气象学、农业、林木业、制造业、医学等方面有着广泛应用。随着科技发展,传统湿度传感器已不能满足实际需求,高性能、低成本、可批量化生产的新型湿度传感器研究是现阶段重点。本学位论文围绕氢氧化铜纳米线/氧化石墨烯（Cu（OH）2/GO）复合修饰的石英晶体微天平（QCM）湿度传感器开展研究,主要内容包括:1、采用饱和盐溶液法制备了相对湿度范围为0%到80%的湿度发生装置,将QCM湿度传感
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目“仿生水汽冷凝微纳复合结构的性能调控与规模化制造”； 青年基金“仿生超滑微纳复合结构表面防覆冰机理及其可控制备”； 华中科技大学创新创业项目“智慧城市——超高灵敏传感器设计制备及性能研究”、“仿生柔性液滴自驱离表面的仿生设计、制备及性能研究”；
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湿度测量在人体健康、气象学、农业、林木业、制造业、医学等方面有着广泛应用。随着科技发展,传统湿度传感器已不能满足实际需求,高性能、低成本、可批量化生产的新型湿度传感器研究是现阶段重点。本学位论文围绕氢氧化铜纳米线/氧化石墨烯（Cu（OH）2/GO）复合修饰的石英晶体微天平（QCM）湿度传感器开展研究,主要内容包括:1、采用饱和盐溶液法制备了相对湿度范围为0%到80%的湿度发生装置,将QCM湿度传感器、网络分析仪和电脑通过GPIB-USB连接,搭建了湿敏特性测试平台。采用磁控溅射方法在预处理后QCM单面沉积铜,通过控制Na OH和（NH）4S2O8混合溶液比例、浸泡时间,在沉积有铜的QCM表面生长Cu（OH）2纳米线。通过调整无水乙醇清洗时间,得到了性能稳定的Cu（OH）2纳米线修饰QCM（Cu（OH）2-QCM）湿度传感器。2、使用微量移液枪取定量氧化石墨烯分散液滴涂在Cu（OH）2-QCM湿度传感器上,获得Cu（OH）2/GO复合修饰QCM（Cu（OH）2/GO-QCM）湿度传感器。采用SEM、TEM、STEM、Raman、FT-IR、XRD、EDS等表征技术分析Cu（OH）2/GO复合薄膜表面形貌和结构组成,证实了两种材料成功结合。研究了氧化石墨烯涂覆量对传感器湿敏性能的影响,发现涂覆10滴氧化石墨烯分散液的器件性能最佳,具有灵敏度高（52.1 Hz/%RH）、线性度好（R2=0.9968）、响应恢复速度快（0%到80%RH之间的响应时间<1.9 s,恢复时间<7.6 s）、长期稳定性好等特点。进一步研究其湿敏机理,发现Cu（OH）2/GO复合薄膜结合了两种材料优势,可提供更多水分子吸附位点。3、基于人呼吸时会产生湿度变化、人体皮肤具有一定湿度特征,研究了Cu（OH）2/GO-QCM湿度传感器在实时呼吸监测和非接触式开关中的应用,发现它能区分不同呼吸状态、灵敏地感应到手指接近,具有良好的应用前景。
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