納米氣體傳感器是由半�(dǎo)體納米材料做成的一種將某種氣體體積�?jǐn)?shù)�(zhuǎn)化成�(duì)�(yīng)電信�(hào)的轉(zhuǎn)換器。它通過探測(cè)頭可靈敏地檢�(cè)溫度、濕度和大氣成分的變�,這在汽車尾氣和大氣環(huán)境保�(hù)上已得到�(yīng)用�
納米技�(shù)是研究尺寸在01�100nm的物�(zhì)組成體系的運(yùn)�(dòng)�(guī)律和相互作用以及可能的實(shí)際應(yīng)用中的技�(shù)問題的科�(xué)技�(shù)。納米技�(shù)的發(fā)�,不僅為傳感器提供了�(yōu)良的敏感材料,例如納米粒�、納米管、納米線、納米薄膜等,而且為傳感器制作提供了許多新型的方法,例如納米技�(shù)中的�(guān)鍵技�(shù)STM,研究對(duì)象向納米尺度過渡的MEMS技�(shù)��
與傳�(tǒng)的傳感器相比,納米傳感器尺寸減小、精度提高等性能大大改善,更重要的是利用納米技�(shù)制作傳感�,是站在原子尺度�,從而極大地豐富了傳感器的理論,推動(dòng)了傳感器的制作水�,拓寬了傳感器的�(yīng)用領(lǐng)�。納米傳感器�(xiàn)已在生物、化�(xué)、機(jī)�、航�、軍事等方面獲得廣泛的發(fā)�。湖南長沙索普測(cè)控技�(shù)有限公司研制成功電阻�(yīng)變式納米壓力傳感�,這種電阻�(yīng)變式納米膜壓力傳感器,測(cè)量精度和靈敏度高、體積小、重量輕、安裝維�(hù)方便,是一種穩(wěn)定和可靠的測(cè)量壓力參�(shù)的科技�(chuàng)新產(chǎn)品。利用一些納米材料的巨磁阻效�(yīng),科�(xué)家們已�(jīng)研制出了各種納米磁敏傳感��
在生物傳感器�,用納米顆粒、多孔納米結(jié)�(gòu)和納米器件都獲得了令人滿意的�(yīng)�。在光纖傳感器基�(chǔ)上發(fā)展起來的納米光纖生物傳感器,不但具有光纖傳感器的�(yōu)�(diǎn),而且由于這種傳感器的尺寸只取決于探針的大小,大大減小了測(cè)微傳感器的體�,響�(yīng)�(shí)間大大縮短,滿足了單�(xì)胞內(nèi)�(cè)量要求實(shí)�(xiàn)的微�(chuàng)�(shí)�(shí)�(dòng)�(tài)�(cè)��
用納米材料作為敏感材料構(gòu)成的氣體傳感器具有常�(guī)傳感器不可替代的�(yōu)�(diǎn)�
一、納米固體材料具有龐大的界面,提供了大量氣體通道,從而大大提高了靈敏��
二、大大降低了傳感器工作溫��
�、大大縮小了傳感器的尺寸�
因此,它在生�、化�(xué)、機(jī)�、航空、軍事等方面具有廣泛的發(fā)展前��
美國倫斯勒理工學(xué)院在Nature上發(fā)表文�,介紹了一種微型氣體傳感器樣品,能夠非常靈敏地定量及定性分析大氣中的各種氣�。制作方法是:首先利用化�(xué)氣相沉積法在二氧化硅基底上生長多壁碳納米管(MWCNT�。在MWCNT兩端加上厚約180μm的絕緣玻璃板,然后再用鋁膜覆蓋起�,氣體傳感器即告完成。利用氣體傳感器�(cè)定周圍的氣體成分�(shí),以MWCNT端為陽極,鋁膜端為陰�,施加直流電�。在MWCNT頂端,很低的電壓就會(huì)�(chǎn)生強(qiáng)電場(chǎng),從而在周圍離子化氣體中�(fā)生介�(zhì)擊穿�(xiàn)象�
北京大學(xué)制成一種TiO2/PtO?DPt雙層納米膜作為敏感材料探�(cè)氫氣的氣敏傳感器。其敏感材料的制備方法是先在玻璃襯底上覆蓋上一層由Pt納米顆粒�(gòu)成的表面氧化的多孔連續(xù)�,其中Pt的納米顆粒直徑大�1.3 nm� 膜厚大約100 nm� 然后在PrO?DPt膜上覆蓋TiO2�,其中TiO2納米顆粒的直徑尺寸從3.4 nm�5.4 nm,平均直�4.1 nm。傳感器的工作溫度在180-200�,PtO?DPt多孔膜作為催化劑使TiO2納米膜對(duì)氫氣�(chǎn)生部分還原作�,從而使傳感器在空氣�,甚至在CO、NH3、CH4等還原性氣體存在的情況下,�(duì)氫氣都表�(xiàn)出很高的靈敏度和選擇�,比以前的鈦基探�(cè)氫氣的傳感器有顯著的提高�
美國斯坦福大�(xué)用化�(xué)氣相沉積法在分散有催化劑的SiO2/Si基片上可制得單�(gè)的單壁碳納米�,兩種金屬被用來連接S-SWNT�(shí),形成金屬/S?DSWNT/金屬結(jié)�(gòu),呈�(xiàn)出P型晶體管的性質(zhì)。氣體探�(cè)試驗(yàn)是把S-SWNT樣品放在�(gè)帶著電引線的密封�500 mL的玻璃瓶�,通入在空氣或者氬氣中稀釋的NO2 ((2-200)×10�6 )或者NH3(0.1%一1�),流�700mL/min。檢�(cè)SDSWNT的電阻變�,在NH3氣氛中其電導(dǎo)可減小兩�(gè)�(shù)量級(jí),而在NO2氣氛中電�(dǎo)可增�3�(gè)�(shù)量級(jí)。其工作�(jī)理是半導(dǎo)體單壁碳納米管在置于NH3氣氛中時(shí),使�(jià)帶偏離費(fèi)米能�(jí),結(jié)果使空穴損耗導(dǎo)致其電導(dǎo)�?。欢贜O2氣氛中時(shí),使�(jià)帶向�(fèi)米能�(jí)靠近,結(jié)果使空穴載流子增加從而使其電�(dǎo)增加�
納米氣體傳感器在國防科技�,將其用于地面,空間,飛機(jī),潛艇的內(nèi)�,以及各種軍用車輛駕駛室中檢測(cè)有害氣體,有毒氣體�,必將更加方便,快捷,靈敏,如美國已�(jīng)研制出納米軍�,軍裝中的納米傳感器可以感�(yīng)空氣中生化指�(biāo)的變�,�(dāng)有害氣體或物�(zhì)指標(biāo)突然升高�(shí),軍裝�(huì)立即將頭盔和其他通氣部分的透氣口關(guān)�,并釋放生化武器的解毒�,起到�(yù)防效果�
此外,嵌在軍裝中的納米生化感應(yīng)裝置可以�(jiān)視士兵的心率,血�,體內(nèi)及體表溫度等多項(xiàng)重要指標(biāo),以及辨識(shí)體表流血部位,并使該部位周邊的軍服膨脹收縮,起到止血帶的作用�
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