メソポーラスシリカ湿度センサの合理的設計について

メソポーラスシリカは、相対湿度（RH）に依存する水の取り込みと抵抗による読み出しの原理に基づいて動作する湿度センサーのマトリックスとして一般的に使用されます（R) モニタリング。導電性添加剤による感度の向上を目的とした研究は数多く行われてきましたが、センシング挙動における細孔構造の役割はこれまで体系的に調査されていません。ここでは、0.5～ 85% RHの範囲の抵抗センシング性能に対する細孔サイズと気孔率の影響を紹介します。さまざまなセンサーにわたって、メソポアサイズと線形RH検出範囲の間には明確な相関関係があることが確認されています。細孔が大きい（約15 nm）センサーは、傾斜が大きいほど（Δlog）の相対湿度範囲で 65 ～ 85% の線形応答を示します。R/ΔRH) は、細孔が小さい (<8 nm) センサーよりも優れています。さらに、孔径を維持しながら気孔率を高めると、15 ～ 85% の RH 範囲でセンサー全体の性能が向上します。特に、15 nm前後の細孔サイズと 70% の気孔率を組み合わせると、相対湿度応答に対する抵抗が大きくなりました（R₀/R 測定範囲では約10000）、応答時間が速く、回復時間はそれぞれ3秒と9秒です。これらの知見は、広域スペクトルの高性能メソポーラスセンサーの開発や、特定の RH 範囲で動作するように特別に設計されたセンサーの開発の指針となる可能性がある。