基于納米分子篩和碳黑聚合物敏感膜的氣敏傳感器研究.pdf

1、r769412學(xué)校代碼；10246學(xué)號：0210121056博士學(xué)位論文基于納米分子篩和碳黑聚合物敏惑膜的氣敏傳慮器研究院專姓系：堡逝塑墮鱧院業(yè)：邀皇王堂皇囤堡魚子學(xué)名：指導(dǎo)教師：謝海芬黃宜平教授完成日期：坌Q魚璺生璺旦2魚旦學(xué)次Ⅳ～後本論文第二方面的工作是對有機(jī)氣體敏感的碳黑聚合物的新型敏感材料進(jìn)行了研究，并設(shè)計(jì)了不同形狀和寬長比的電極陣列結(jié)構(gòu)，研制了檢測低濃度有機(jī)氣體和有機(jī)混合氣體的電阻型傳感器原型。高分子聚合物材料的優(yōu)點(diǎn)是制作成本

2、低，制作工藝相對簡單而且與Ic工藝相兼容，它的合成可以在室溫進(jìn)行，它的化學(xué)信號標(biāo)識(shí)不需要外部激勵(lì)等。為此高分子聚合物膜作為敏感膜材料已備受國內(nèi)外的關(guān)注，成為傳感器敏感膜研究的一個(gè)熱點(diǎn)。在聚合物膜中加入導(dǎo)電的碳黑材料，從而使傳感器對氣體的響應(yīng)變?yōu)樘己诰酆衔锬る娮璧淖兓箓鞲衅鳈z測量變得簡單方便。基于碳黑聚合物敏感膜電阻型氣敏傳感器及其陣列的研究國外已有報(bào)道，但還未實(shí)用化。主要問題是聚合物膜傳感器的穩(wěn)定性較差，而且存在交叉敏問題。本論文研

3、究了一種新型的、基于碳黑一聚合物敏感膜的微傳感器陣列。研究了碳黑聚合物膜的敏感特性與敏感膜的厚度，膜的均勻性，以及電極的形狀等因素的關(guān)系。根據(jù)微傳感器的面積和噪聲特性，設(shè)計(jì)了有較大的寬長比的梳狀陣列結(jié)構(gòu)，以減小傳感器噪聲的影響，提高傳感器的信噪比。使用這種梳狀電極的陣列結(jié)構(gòu)，在陣列中上分別噴涂PEO，PCL，PVPH，PEVA四種碳黑聚合物敏感膜，制成電阻型的傳感器陣列結(jié)構(gòu)，分別對濃度為500ppm甲苯，甲醇，乙醇，丙酮等四種常見的有機(jī)

4、氣體進(jìn)行了測試。結(jié)果表明：傳感器對這些氣體的響應(yīng)時(shí)間都小于100秒，響應(yīng)的曲線呈指數(shù)變化；不同的聚合物膜對四種有機(jī)氣體的響應(yīng)也各不相同，從最大的相對變化19％到ooi％；用主成分分析原理可以得到兩個(gè)主成份之和代表9386％的信息，能夠有效地區(qū)分這四種氣體。利用梳狀的傳感器陣列結(jié)構(gòu)還對甲苯，甲醇，乙醇，丙酮，和四氫呋喃等五種有機(jī)氣體在不同低濃度的情況下進(jìn)行了測試；同時(shí)對低濃度的甲醇和甲苯，乙醇和丙酮的混合氣體也進(jìn)行了測試；利用主成份分析原