基于直写激光刻划氧化石墨烯/碳纳米管复合材料的超灵敏快速湿度传感器

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本文研究了氧化石墨烯(GO)和氧化石墨烯/多壁碳纳米管(GO/MWNTs)复合材料的相对湿度传感性能。通过直写激光刻划法制备复合传感器，采用紫外-可见-近红外光谱、拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜-能谱仪联用和阻抗谱等表征方法进行分析。结果表明复合材料均匀性良好，激光还原后形成以GO为主的rGO-GO-rGO结构，MWNTs的引入显著影响传感性能。直写激光刻划GO基湿度传感器表现出优异的响应(|ΔZ|/|Z|高达638,800%)，但稳定性和重复性不足。GO/MWNT基传感器导电性更强，灵敏度相对较低(|ΔZ|/|Z|=163,000%)，但在恶劣湿度条件下稳定性更好，重复性和再现性优异，即使经过数年储存仍保持性能。该传感器具有快速响应/恢复时间(分别为10.7 s和9.3 s)，在呼吸引起的突发增湿/除湿条件下响应时间可达61 ms。全碳基传感器的综合性能表明，GO/MWNT混杂结构与激光直写工艺相结合能有效制备稳定的传感结构和器件。

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