聚合物基底上的钯纳米粒子薄膜用于透明柔性氢气传感器

摘要： 随着全自动设备和可穿戴装置的兴起，目前市场对可在室温下工作的光学透明柔性气体传感器需求旺盛。纳米粒子薄膜因其离散的纳米颗粒结构和独特的颗粒间电响应特性，成为能与柔性基底结合的理想氢气传感材料。本研究采用简便的纳米团簇沉积技术，在聚对苯二甲酸乙二醇酯基片上制备出基于钯纳米粒子薄膜的光学透明柔性氢气传感器。数百次弯曲循环测试表明，该传感器具有优异的电学稳定性和机械耐久性，且氢气传感性能无明显衰减。我们系统评估了弯曲状态下的氢气传感行为，发现拉伸应变和压缩应变分别对传感性能产生正向和负向影响，其作用机制可归因于应变导致的渗流网络拓扑结构变化及颗粒间隙改变。该传感器可实现低至15ppm的氢气浓度检测，动态响应范围达0-10%，响应时间低于10秒，并能在0-90%相对湿度范围内常温工作。这些结果表明该传感器在下一代透明柔性氢气探测器领域具有重要应用潜力。