《离子液体传感器》是“离子液体丛书”分册之一。本书较全面阐述了离子液体传感器的理论基础和相关研究进展,包括基于离子液体的电导率传感器、形变式电阻传感器、离子热电效应传感器、电容式传感器,以及磁性传感器、光学传感器、电化学传感器等。
本书可供化学、材料、电子等相关领域的科研人员参考,也可作为高等院校相关专业研究生及高年级本科生教材。
1 绪论 001-020
1.1 传感器概述 002
1.1.1 传感器的定义及类别 005
1.1.2 现有传感材料及未来发展趋势 007
1.2 离子液体传感体系概述 008
1.2.1 离子液体的定义、种类和优势 008
1.2.2 离子液体传感器的发展历程 011
1.2.3 传感原理简述 015
参考文献 018
2 电导率传感器 021-050
2.1 离子液体导电机制与模型 022
2.1.1 离子导电基础概念与理论 022
2.1.2 熔融盐导电研究 026
2.1.3 离子液体导电的空位理论 027
2.1.4 离子液体导电规律的唯象理论 032
2.2 离子液体结构与电导率关系 033
2.2.1 阳离子结构对电导率的影响 033
2.2.2 阴离子结构对电导率的影响 034
2.3 离子液体电导率测试方法 036
2.3.1 电极界面相关理论 036
2.3.2 恒压电导测试与电荷累积 037
2.3.3 交流/ 方波电导测试 038
2.4 离子液体电导率响应及其应用 039
2.4.1 电导率的温度响应 039
2.4.2 电导率的湿度响应 042
2.4.3 光照异构离子液体与光学传感 045
2.4.4 离子液体中的物质溶解与导电性改变 047
参考文献 048
3 形变式电阻传感器 051-098
3.1 形变式电阻传感器的测试原理及测试方法 052
3.1.1 电阻的应变效应 052
3.1.2 应变器件的结构 057
3.1.3 测试方法与信号分离 061
3.1.4 形变式传感器的灵敏度系数 067
3.1.5 形变式传感器的滞后现象 073
3.1.6 形变式传感器的其他参数与特征 076
3.2 形变式电阻传感器的封装材料 078
3.2.1 密封式形变式电阻传感器 079
3.2.2 浸润式形变式电阻传感器 083
3.3 形变式电阻传感器的应用 088
3.3.1 运动监控 089
3.3.2 电子皮肤 091
3.3.3 触摸屏 093
参考文献 094
4 离子热电效应传感器 099-132
4.1 离子热电效应 100
4.1.1 热电效应 100
4.1.2 索雷特效应 105
4.1.3 双电层理论 108
4.1.4 离子液体的热电性质 111
4.2 离子热电材料 117
4.2.1 热离子迁移模型 117
4.2.2 离子吸附- 脱附平衡模型 119
4.2.3 热电偶电池模型 120
4.3 离子液体热电传感器 122
4.3.1 基于热电的温度传感器 122
4.3.2 基于热电的湿度传感器 124
4.4 离子热电效应传感器的应用 125
4.4.1 废热回收 125
4.4.2 超级电容器 127
4.4.3 温度传感设备 127
4.5 离子热电效应传感器的未来与展望 129
参考文献 131
5 电容式传感器 133-176
5.1 电容式传感器简介 134
5.1.1 电容式传感器的基本结构 134
5.1.2 电容式传感器的响应机制 137
5.1.3 电容式传感器的测量方式 142
5.2 离子介电材料 145
5.2.1 介电常数 146
5.2.2 离子液体的介电性能 148
5.2.3 其他离子介电材料 155
5.3 离子型电容式传感器 156
5.3.1 刚性极板电容式传感器 156
5.3.2 柔性极板电容式传感器 159
5.3.3 离子栅型电容式传感器 164
5.4 电容式传感器的应用 171
5.4.1 可穿戴设备 171
5.4.2 气体检测 172
参考文献 173
6 磁性传感器 177-202
6.1 磁性离子液体的种类 178
6.1.1 复合磁性离子液体 178
6.1.2 本征磁性离子液体 180
6.2 磁性离子液体的性质 181
6.2.1 热稳定性 181
6.2.2 黏度 183
6.2.3 磁化率 185
6.2.4 发光 187
6.3 磁性离子液体功能传感 188
6.3.1 磁悬浮密度传感 188
6.3.2 交变磁场传感 190
6.3.3 磁场强度传感 191
6.4 有传感潜力的性质 194
6.4.1 气体传感 194
6.4.2 基于N2 的磁场强度传感 195
6.5 磁性离子液体展望 196
6.5.1 增强磁性离子液体的磁化率 196
6.5.2 基于磁化率的温度传感和红外传感 197
6.5.3 离子液体磁性起源的研究 198
参考文献 198
7 光学传感器 203-234
7.1 离子液体基电致变色传感器 204
7.1.1 电致变色材料概述 204
7.1.2 电致变色传感器的结构组成与工作原理 206
7.1.3 离子液体电解质的用途 207
7.1.4 电致变色离子液体 208
7.2 离子液体的热敏光学传感器 215
7.2.1 热敏光学传感材料概述 215
7.2.2 LCST/UCST 型热敏离子液体体系 216
7.2.3 热致变色离子液体 222
7.3 光致变色离子液体传感器 224
7.3.1 顺反异构化型光致变色离子液体 225
7.3.2 开闭环异构化型光致变色离子液体 227
7.4 酸致变色离子液体传感器 229
7.4.1 基于偶氮苯类染料的酸致变色离子液体 229
7.4.2 基于酞类化合物的酸致变色离子液体 230
参考文献 231
8 电化学传感器 235-280
8.1 离子液体电化学传感器概述 236
8.1.1 电化学传感 236
8.1.2 离子液体的电化学特性 238
8.2 离子液体电化学传感机制 242
8.2.1 固/ 液界面传感 245
8.2.2 液/ 液界面传感 247
8.2.3 离子液体作为黏结剂的电化学传感 249
8.3 电化学气体传感器 252
8.3.1 氧气传感 254
8.3.2 氨气传感 257
8.3.3 氮氧化物传感 259
8.3.4 VOC 传感 261
8.3.5 其他气体传感 263
8.4 电化学生物传感器 264
8.4.1 电化学传感层的形成策略 266
8.4.2 电极材料改性 269
8.4.3 基于离子液体的电化学生物传感器 271
8.5 电化学其他传感器 273
参考文献 274
9 离子液体传感器展望 281-293
9.1 离子液体绿色传感器 282
9.1.1 可生物降解 282
9.1.2 可循环再利用 283
9.1.3 低生物毒性 284
9.2 极端服役环境离子液体传感器 285
9.2.1 宽温度使用范围 285
9.2.2 强磁场工作元件 286
9.3 高导电与高导热离子液体的制备 287
9.4 离子液体传感新功能与新原理 287
9.5 液态功能集成电路 288
9.5.1 电路元件的设计 289
9.5.2 液态集成器件的加工与封装 289
9.5.3 功能的设计与应用 291
9.6 离子导电与神经 292
参考文献 292
附录 294-307
索引 308-309