气敏传感器是可以检测空气中不同气体尤其是对人体或动物有害的有毒气体的仪器。众所周知,气敏材料的表面积是影响化学气敏传感器灵敏度的重要因素,大的比表面积会增强气敏材料对气体的灵敏度。随着科技进步,纳米材料受到了前所未有的关注。由于纳米材料具有很高的比表面积,现已开始应用于气敏材料。其中,静电纺是制备纳米材料最简易和有效的方法。但是,大部分纳米材料是随机排列的,限制了其在气敏传感器领域的应用。本文通过一种新型的纳米纤维纱线机,制备纳米纤维纱线,并将纳米纤维纱线作为载体,在其表面合成导电聚合物,或对纳米纤维纱线本身进行改性再合成导电聚合物,制备多种复合纳米纤维纱线并测试其氨敏性能,对纳米纤维纱线在气敏传感器领域的研究与应用具有一定的借鉴与指导意义。首先,采用改进的静电纺丝装置连续制备取向的聚丙烯腈(PAN)纳米纤维纱线,再通过原位聚合的方法分别在PAN纳米纤维纱线的表面合成聚吡咯(PPy)或聚苯胺(PANI),形成取向且包覆均匀的PAN/PPy和PAN/PANI同轴纳米纤维纱线。通过SEM、FETEM、TEM、FTIR对制备的PAN/PPy同轴纳米纤维纱线的形态、结构、组分进行表征,并进行导电性能和力学性能测试。确定通过原位聚合的方法,成功合成了取向良好的、具有均匀同轴结构(以PAN纳米纤维纱线为芯层和以ppy或pani为芯层)的复合纳米纤维纱线pan/ppy和pan/pani,且明显提高了pan纳米纤维纱线的力学和电学性能,为其在气敏传感器领域的应用奠定了基础。其次,将取向的pan/ppy同轴纳米纤维纱线固定在叉指电极上制成气敏元件,并对其氨气传感性能进行测试。pan/ppy同轴纳米纤维纱线传感器对250-2000ppm的氨气具有快速的响应和恢复,响应时间仅为1s,且具有良好的可逆性、重复性和选择性。并通过采用物质的量的掺杂酸(tsa)制备聚吡咯,通过气敏测试表明当tsa物质的量为2mmol时,灵敏度最高,对2000ppm的nh3响应值达到2.5。然后,将合成的pan/pani复合纳米纤维纱线制成气敏元件,并对其进行氨敏性能测试。测试结果表明,pan/pani气敏元件在20-2000ppm的氨气中具有快速响应和恢复,通过在50ppm的氨气气氛中重复测试5次,表明pan/pani对氨气的响应具有良好的重复性和可逆性,且通过在相同浓度(1000ppm)的氨气、二氯甲烷、乙醇和丙酮中的灵敏度测试,表明pan/pani在氨气中的灵敏度明显大于其他气体中的灵敏度,说明其对氨气具有良好的气敏选择性。对于不同的有机磺酸,由磺基水杨酸(ssa)掺杂的pan/pani-ssa具有更高的灵敏度。最后,在pan溶液中加入不同浓度的swcnts,对pan纳米纤维纱线进行改性,制备pan/swcnts复合纳米纤维纱线。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶红外-拉曼光谱仪和x射线多晶衍射仪分别对复合纳米纤维纱线进行了形貌表征、成分分析、结晶结构分析,并测试了不同质量分数SWCNTs对复合纳米纤维纱线力学性能的影响。结果表明,当碳纳米管质量分数为5wt%,复合纱线取向良好、碳纳米管分布均匀且强度达到最高值24.25 Mpa。所以,采用5wt%的PAN/SWCNTs纳米纤维纱线作为载体,在其表面通过原位聚合的方法合成由SSA掺杂的PANI,制备PAN/SWCNTs/PANI-SSA纳米纱线,并测试其气敏性能,结果表明PAN/SWCNTs/PANI-SSA复合纳米纤维纱线比PAN/PANI-SSA具有更高灵敏度。