OBRABOTKAMETALLOV Vol. 27 No. 3 2025 189 MATERIAL SCIENCE рование прочной химической связи между ZnO и NGM и подтверждает успешность легирования. Уширение полосы O-H свидетельствует об увеличении числа водородных связей, что, в свою очередь, повышает смачиваемость поверхности материала. Таким образом, данные микроскопии и спектроскопии подтверждают успешное внедрение NGM в структуру ZnO. Увеличенная площадь поверхности, деформация кристаллической решетки, химическая функционализация и увеличение количества гидроксильных групп вносят вклад в улучшение характеристик датчика влажности и повышение адсорбции воды. Уменьшенный размер кристаллитов и повышенная концентрация дефектов также способствуют улучшению переноса заряда, что положительно сказывается на скорости отклика и чувствительности датчика влажности. Анализ данных ИК-Фурье-спектроскопии указывает на присутствие функциональных групп, характерных для ZnO и углеродных материалов, как в исходных компонентах, так и в композите ZnO-NGM. Сдвиги в положениях и изменения интенсивностей полос поглощения указывают на успешное легирование ZnO нанографитовым материалом (NGM). Исследование электрических характеристик и эффективности измерения влажности Для сравнения электрических характеристик датчиков влажности на основе ZnO-NGM и оценки эффективности измерения использоРис. 5. ИК-спектры чистого ZnO, нанографитового материала (NGM) и легированного нанокомпозита ZnO-NGM Fig. 5. FTIR spectra of pure ZnO, nanographite material (NGM), and NGM-doped ZnO composites валась камера с контролируемой влажностью. Датчик помещался в герметичную камеру, где относительная влажность (RH) прецизионно регулировалась в диапазоне от 10 до 90 % с применением двухканальной системы подачи азота. Первый канал пропускал азот через резервуар с дистиллированной водой для увлажнения, а второй канал подавал сухой азот. Относительная влажность в камере регулировалась путем изменения соотношения потоков азота по двум каналам. Контроль относительной влажности осуществлялся с помощью цифрового гигрометра с точностью ±0,8 % RH, расположенного в непосредственной близости от исследуемого датчика. Температура окружающей среды поддерживалась на постоянном уровне 23 ± 1 °C. Для минимизации влияния электрического шума датчик подключался к прецизионному измерителю иммитанса Fluke PM6304/023 с использованием экранированных соединительных кабелей (клемм) (рис. 6). Автоматизированный сбор данных, отображение графиков в реальном времени и сохранение измеренных значений ёмкости осуществлялись с помощью скрипта, разработанного на языке Python. Ёмкость датчика регистрировалась на частотах 10, 20, 50, 80, 100 кГц и 1 МГц при различных уровнях относительной влажности. Датчик с 2 % ZnO-NGM демонстрировал четкую монотонную зависимость увеличения ёмкости от роста относительной влажности, обРис. 6. Схема экспериментальной установки для измерения влажности с использованием измерителя иммитанса и камеры с контролируемой влажностью Fig. 6. Experimental setup for humidity sensing using an LCR meter and a controlled chamber
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1