Humidity switching properties of sensors based on multiwalled carbon nanotubes/polyvinyl alcohol composite films

Abstract

Multiwalled carbon nanotubes (CNTs) were used as the conductive filler of composites for switching type humidity sensor. The CNTs were oxidized by mixed acids (H 2 SO 4 : HNO 3 ) at a mild temperature to modify carboxylic acid (COOH) groups on the surface of the nanotubes. The dispersibility of acid treated CNTs (CNTs-COOH) in water is much improved, which is beneficial for dispersing CNTs in the polyvinyl alcohol (PVA) matrix without external additives. The obtained CNTs-COOH/PVA sensors show nonlinear response to relative humidity (RH), that is, switching properties. The resistances of the sensors remain constant before 80% relative humidity (RH) and then increase sharply with RH, indicating excellent switching characteristic of the sensors. The 10 wt % CNTs-COOH/PVA sensor shows a sensitivity (DR/Ro) of 32.3 at 100% RH. The humidity switching properties of CNTs-COOH/PVA are much better than that of pristine CNTs/PVA. The improvements are attributed to the improved balance between the dispersibility of CNTs-COOH and electrical conductivity of the composite films.

Hollow carbon spheres and a hollow carbon sphere/polyvinylpyrrolidone composite as ammonia sensors

“…9 Also, the presence of water vapour on p-type semiconducting materials has been reported to cause a reduction in conductance and a delay in the sensor recovery time. [10][11][12][13] In essence, the monitoring of humidity levels is also of great importance to the application of sensors in the automotive and the food packaging industry. 14,15 This results from the role of humidity in affecting the surface reactions of sensing materials.…”

All-Carbon Based Flexible Humidity Sensor

“…On the other hand, rGO is also driven by interlayer swelling: as water can be adsorbed by the oxygenated functional groups (epoxy, carboxyl, and hydroxyl) within nano-sheets, rGO interlayer space (d-spacing) can be enlarged. As the functional material can swell under high humidity (more swelling for GO layers), the affinity of material can be undermined and thus result in an increase of material resistance [30][31].…”

Влияние Ультразвуковой Обработки Водных Суспензий “Поливиниловый Спирт – Углеродные Нанотрубки” На Электропроводность Полимер-Углеродных Композитных Пленок, Полученных Методом “Спин-Коутинга”

“…Важным критерием при выборе полимера для матрицы является также наличие для данной системы эффективных растворителей и дефлокулянтов. Анализ литературных данных показывает принципиальную возможность применения в качестве полимерной матрицы ПВС, являющегося одновременно эффективным дефлокулянтом для углеродных наночастиц в водных растворах [15,18,19]. Данный полимер представляет собой нетоксичное легко растворимое соединение, которое, являясь хорошим пленкообразователем, прекрасно подходит для создания планарных, гибких элементов электронной техники.…”

“…Композитные материалы на основе полимерной матрицы и инкорпорированных в нее углеродных нанотрубок (УНТ) обладают рядом уникальных свойств, открывающих реальные перспективы их использования в различных приложениях, таких как литий-ионные батареи [11], солнечные элементы [12], прозрачные проводящие слои [13], газовые сенсоры [14,15].…”