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湿度传感器作为湿度信息的采集单元,已经在环境监测、军事国防、仓库存储、工业生产、气象等方面得到广泛应用,是传感器大家族中的一个非常重要的成员。因此科研工作者对湿度传感器投入了非常多的注意力。本文采用金属有机物分解法(Metal-Organic-Decomposition,MOD)、纳米浇铸法、静电纺丝法,制备了铌酸钠钾(KNN)粉末、钛酸铋镧(BLT)粉末、介孔BLT粉末以及介孔BLT纳米棒材料,并通过制作湿度传感器,对其相应的湿度敏感性能进行研究,并分析了其相关的湿度敏感机制。主要内容和结果包括以下三个部分。1.通过MOD法结合煅烧技术制备了K0.5Na0.5NbO3(KNN)粉末材料,并通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电子衍射能谱仪(EDS)对KNN材料进行了表征分析。运用智能湿敏分析系统测试研究了KNN粉末的湿敏性能。通过对复阻抗图谱的分析,研究了KNN粉末的湿度敏感机制。研究表明:(a)制备出的KNN粉末具有形貌为立方体的钙钛矿晶体结构。(b)60和100 Hz工作频率下,11%-95%RH的全湿范围内,KNN湿度传感器的阻抗变化超过了四个数量级,且具有良好的线性度。(c)60和100Hz工作频率下,KNN湿度传感器的响应时间和恢复时间都分别为8 s和18 s,最大湿滞大约为2%RH。(d)通过对复阻抗图谱的分析,结合电子传导和离子传导理论,研究了KNN粉末的湿敏机制,并发现在水中具有高溶解度的碱金属K+和Na+和其优良的电子传导特性是提高材料湿敏性能的主要原因。2.通过MOD法加上煅烧技术制备了Bi3.25La0.75Ti3O12(BLT)粉末材料,在此基础上运用纳米浇铸法构建出具有介孔结构的BLT粉末材料。利用XRD、SEM和透射电子显微镜(TEM)对BLT和介孔BLT粉末的表面形貌和晶体结构进行了表征,并制作出湿度传感器。利用智能湿敏性能测试系统结合湿度发生装置研究了不同相对湿度下BLT和介孔BLT粉末的湿敏特性。测试分析了介孔BLT粉末的复阻抗图谱,进一步探讨了介孔BLT湿度传感器的湿敏特性机理。研究表明:(a)通过纳米浇铸法制备的介孔BLT粉末具有具有疏松的微观结构。且介孔BLT粉末的比表面积(10.8 m2/g)明显高于BLT粉末的比表面积(0.4m2/g)。(b)100 Hz工作频率下,BLT和介孔BLT湿度传感器在全湿范围(11%-95%RH)的阻抗值变化量都达到最大,且介孔BLT的阻抗变化数量级达到6个数量级,远远大于BLT阻抗值的变化量(仅为1个数量级),说明介孔BLT具有良好的传感特性。(c)100 Hz时介孔BLT粉末的响应恢复时间分别为32 s和68 s,最大湿滞约为12%RH。(d)通过以上对比,对于同种材料,介孔结构的加入能极大的提高材料的比表面积,从而使材料的湿敏性能得到提高。探索了材料的特殊形貌与材料湿敏性能之间的关联。最后,定性地解释了介孔BLT粉末的湿度敏感机制。3.采用静电纺丝法结合纳米浇铸法制备了介孔BLT纳米棒材料,然后通过XRD、SEM、TEM和EDS分别对介孔BLT纳米棒进行了表征。研究了不同相对湿度氛围下介孔BLT纳米棒的湿敏性能。另外,结合复阻抗图谱及材料表面形貌探讨了介孔BLT纳米棒的湿敏特性机理。研究表明:(a)介孔BLT纳米棒为钙钛矿晶体结构,且具有介孔结构,其微观形貌为棒状。(b)介孔BLT纳米棒的最佳工作频率为100 Hz,且其湿度传感器的阻抗在全湿范围内变化量约为六个数量级。(c)100 Hz下,介孔BLT纳米棒湿度传感器的响应时间和恢复时间分别为8s和250 s,最大湿滞为4%RH。(d)介孔BLT纳米棒材料既具有介孔结构又具有纳米棒状结构,其特殊的结构增大了对空气中水分子的吸附,介孔BLT纳米棒材料具有良好的湿度敏感特性。