具有分层结构的交联PCL/CNT纳米复合材料用于乙酸化学电阻传感及其在呼气分析中的应用

《Sensors and Actuators B: Chemical》：Hierarchically Structured PCL/CNT Nanocomposites with Optimized Crosslinking for Chemiresistive Detection of Acetic Acid

本文报道了一种基于三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA）交联的聚己内酯/碳纳米管（cPCL/CNT）纳米复合材料，作为乙酸（acetic acid）的高性能化学电阻传感器。该材料展现出极低的渗透阈值（?c = 0.002），电导率跨越12个数量级。优化后的传感器（2.5 wt% TMPTA）具有高灵敏度（134%响应/%）、宽线性范围（0.004–0.418%，R2 = 0.98）及优异的环境稳定性（25±2°C，45–95% RH）。交联密度通过调控基质刚性与分析物可及性平衡传感性能，接触角测量（76.9°→14.7°）揭示了其通过氢键作用对乙酸的高选择性。该传感器满足了呼气分析仪在变湿度条件下的稳健性能需求，在工业监测与呼气分析中应用前景广阔。

　　

Highlight

交联PCL/CNT纳米复合材料作为羧酸（特别是乙酸）的选择性化学电阻传感器展现出卓越潜力。该材料的优异性能源于精心设计的层级结构，它结合了高效的导电网络（渗透阈值?_c = 0.00238）和交联剂调控的结晶度。接触角分析揭示了传感选择性的分子基础，乙酸表现出接触角显著降低。

结论 (Conclusion)

交联PCL/CNT纳米复合材料展示了作为羧酸（特别是乙酸）选择性化学电阻传感器的巨大潜力。材料的卓越性能源于精心设计的层级结构，该结构结合了高效的导电网络（渗透阈值?_c = 0.00238）和交联剂调控的结晶度。接触角分析揭示了传感选择性的分子基础，乙酸表现出接触角急剧降低的特性。