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Erschienen in: Cellulose 6/2021

01.03.2021 | Original Research

Fabrication of quartz crystal microbalance humidity sensors based on super-hydrophilic cellulose nanocrystals

verfasst von: Weixiang Chen, Bo Chen, Rixin Lv, Milian Wu, Jie Zhou, Beili Lu, Biao Huang, Qilin Lu, Lirong Tang

Erschienen in: Cellulose | Ausgabe 6/2021

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Abstract

Natural cellulose nanocrystals (CNCs) possess outstanding properties, such as biodegradability, hydrophilicity, large specific surface areas, and are low in cost. A highly stable and sensitive humidity sensor based on a quartz crystal microbalance (QCM) was prepared using CNCs as the sensing film. To investigate the impact of CNCs loading on the sensor performance, a series of humidity-sensitive performance tests, including linearity, response and recovery times, repeatability, hysteresis characteristics, selectivity, and long-term stability tests, was conducted. The experimental results indicated that the humidity sensor with CNCs loading of 2 μg (QCM-2) exhibited excellent logarithmic linearity, high sensitivity (32.35 Hz/% relative humidity (RH)), excellent reversible behavior, and long-term stability at a RH of 11–84%. The contact angle of QCM-2 was 12.5°, revealing its suitable hydrophilicity. Thus, we demonstrate that CNCs are great prospects for potential application in humidity sensors with high performance and low cost.

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Literatur
Zurück zum Zitat Ding X, Chen X, Chen X et al (2018) A QCM humidity sensor based on fullerene/graphene oxide nanocomposites with high quality factor Sensors and Actuators B: Chemical A QCM humidity sensor based on fullerene / graphene oxide nanocomposites with high quality factor. Sens Actuators B Chem 266:534–542. https://doi.org/10.1016/j.snb.2018.03.143CrossRef Ding X, Chen X, Chen X et al (2018) A QCM humidity sensor based on fullerene/graphene oxide nanocomposites with high quality factor Sensors and Actuators B: Chemical A QCM humidity sensor based on fullerene / graphene oxide nanocomposites with high quality factor. Sens Actuators B Chem 266:534–542. https://​doi.​org/​10.​1016/​j.​snb.​2018.​03.​143CrossRef
Zurück zum Zitat Farahani H, Wagiran R, Hamidon MN (2014) Humidity sensors principle, mechanism, and fabrication technologies: A comprehensive review. Sensors 14(5):7881–7939CrossRef Farahani H, Wagiran R, Hamidon MN (2014) Humidity sensors principle, mechanism, and fabrication technologies: A comprehensive review. Sensors 14(5):7881–7939CrossRef
Metadaten
Titel
Fabrication of quartz crystal microbalance humidity sensors based on super-hydrophilic cellulose nanocrystals
verfasst von
Weixiang Chen
Bo Chen
Rixin Lv
Milian Wu
Jie Zhou
Beili Lu
Biao Huang
Qilin Lu
Lirong Tang
Publikationsdatum
01.03.2021
Verlag
Springer Netherlands
Erschienen in
Cellulose / Ausgabe 6/2021
Print ISSN: 0969-0239
Elektronische ISSN: 1572-882X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10570-021-03777-y

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