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一文读懂气体传感器应用场景4

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发表于 2021-5-21 15:28:28 | 显示全部楼层 |阅读模式

1新气敏材料与制作工艺的研究开发

对气体传感器材料的研究表明,金属氧化物半导体材料zn0,silo2,fe203等己趋于成熟化,特别是在c比,c2h5oh,co等气体检测方面。现在这方面的工作主要有两个方向:

一是利用化学修饰改性方法,对现有气体敏感膜材料进行掺杂、改性和表面修饰等处理,并对成膜工艺进行改进和优化,提高气体传感器的稳定性和选择性;

二是研制开发新的气体敏感膜材料,如复合型和混合型半导体气敏材料、高分子气敏材料,使得这些新材料对不同气体具有高灵敏度、高选择性、高稳定性。

由于有机高分子敏感材料具有材料丰富、成本低、制膜工艺简单、易于与其它技术兼容、在常温下工作等优点,已成为研究的热点。

2

新型气体传感器的研制

沿用传统的作用原理和某些新效应,优先使用晶体材料(硅、石英、陶瓷等),采用先进的加工技术和微结构设计,研制新型传感器及传感器系统,如光波导气体传感器、高分子声表面波和石英谐振式气体传感器的开发与使用,微生物气体传感器和仿生气体传感器的研究。

随着新材料、新工艺和新技术的应用,气体传感器的性能更趋完善,使传感器的小型化、微型化和多功能化具有长期稳定性好、使用方便、价格低廉等优点。

3

气体传感器智能化

随着人们生活水平的不断提高和对环保的日益重视,对各种有毒、有害气体的探测,对大气污染、工业废气的监测以及对食品和居住环境质量的检测都对气体传感器提出了更高的要求。

纳米、薄膜技术等新材料研制技术的成功应用为气体传感器集成化和智能化提供了很好的前提条件。气体传感器将在充分利用微机械与微电子技术、计算机技术、信号处理技术、传感技术、故障诊断技术、智能技术等多学科综合技术的基础上得到发展。研制能够同时监测多种气体的全自动数字式的智能气体传感器将是该领域的重要研究方向。

气体传感器最新技术前瞻——超高灵敏度气体传感器

一个国际联合研究小组宣布,通过在石墨烯中加入硼原子的方式,他们开发出一种灵敏度极高的气体传感器。该装置能“嗅”出空气中浓度极低的有害气体,在人们还未察觉时发出警报。该研究还有助于改善锂离子电池和场效应晶体管的性能。

用石墨烯制成的气体传感器已具有很高灵敏度,但科学家们并不想止步于此,希望通过在石墨烯中掺入其他元素的方式让其性能得到进一步提升。

美国宾夕法尼亚州立大学物理学、化学和材料学教授莫里西欧·特伦斯经过不断更换掺入元素,成功合成了1厘米见方的高品质掺硼石墨烯片。为防止硼化合物暴露在空气后快速分解,他们研制中用到了类似起泡器的化学气相沉积系统。

核心部件制成后,被送往本田研究院的美国公司进行组装。2010年诺贝尔物理学奖获得者、英国曼彻斯特大学科学家康斯坦丁·诺沃肖洛夫的实验室负责研究传感器的传输机制。此外,比利时、日本和中国的科学家也促成了这项研究。

测试显示,新的气体传感器能够探测到浓度极低的有害气体分子,如空气中含量为十亿分之一的氮氧化合物和百万分之一的氨气,灵敏度比单纯用石墨烯制成的气体传感器要分别高出27倍和1000倍。

负责此项研究的本田研究所首席科学家阿维迪克·哈瑞泰元认为,新方法开辟了一条制造超高灵敏度气体传感器的新途径。该技术未来极有可能突破1000的五次方分之一检出限,在灵敏度上,比目前最先进的气体传感器高6个数量级。

未来这种传感器有望在科学实验和工业中获得广泛的应用,无论是有毒有害气体、超标排放的汽车尾气,还是大气污染中的氮氧化合物都会在它面前一一显出原形。

来源:传感器技术


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