一种纳米氧化铝基银膜石英晶体微天平传感器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种纳米氧化铝基银膜石英晶体微天平传感器，该传感器包括一个石英晶体片(1)，所述石英晶体片(1)基底是镀铝膜层(2)，所述镀铝膜层(2)表面是纳米三氧化二铝膜层(3)，所述纳米三氧化二铝膜层(3)表面是镀银膜层(4)，形成一种基于纳米氧化铝基银膜的石英晶体微天平传感器。其中，纳米三氧化二铝的形状为球形，纳米三氧化二铝的粒径为1~50nm。本实用新型的效果和益处在于所述纳米氧化铝基银膜石英晶体微天平传感器具有制作简单、成本低廉、灵敏度高、抗腐蚀性和稳定性好等优点。
【专利说明】 一种纳米氧化铝基银膜石英晶体微天平传感器
【技术领域】
[0001]本实用新型属于传感检测【技术领域】，涉及一种基于纳米氧化铝基银膜的石英晶体微天平传感器。
【背景技术】
[0002]石英晶体微天平(Quartz crystal microbalance, QCM)是一种新型传感测量技术，它是利用石英晶体谐振频率的变化与晶体电极表面沉积的物质质量之间成正比例关系，可检测电极表面ng甚至pg级的质量变化及溶液的粘度、密度、阻抗、介电常数等参数的变化，因具有灵敏度高、响应快速、操作简便和价格低廉的特点而广泛应用于大气污染物、生物分子等物质的检测。
[0003]石英晶体微天平传感器的核心部件是石英晶体片上金属电极的安装使用，目前较通用的电极材料有金(Au)，因石英晶体片光滑、附着力小，安装时通常在电极材料与石英晶体片之间先加镀一层金属铝(Al)，以增强电极材料在石英晶体片上的附着力，因此，加镀的金属铝层对石英晶体微天平传感器的制作具有十分重要的作用。然而，普通金属铝镀层在大多数无机盐和有机酸中具有好的化学稳定性，但易溶于稀硫酸、硝酸、氢氧化钠、氢氧化钾溶液中，使其应用受到限制；纳米三氧化二铝带正电性，具有优良的耐酸腐蚀能力、极高的机械强度和好的电气性能；而且金属银(Ag)价格比金便宜，且不与稀硫酸、盐酸、碱金属氢氧化物、碱金属碳酸盐等发生反应，具有良好的耐酸、耐碱性能，是一种潜在的良好电极材料。因此，本实用新型用银替代金，即在石英晶体片上镀敷金属铝层后加镀一层纳米三氧化二铝膜层，再镀上金属银层，不仅能增强电极材料与石英晶体片之间的附着力，而且具有很好的耐腐蚀性和稳定性，也将降低石英晶体微天平传感器的制作成本，使应用面得到拓宽。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种纳米氧化铝基银膜石英晶体微天平传感器，在石英晶体片上加镀金属铝、纳米三氧化二铝和金属银，减少金的使用量，可降低传感器的制作成本。
[0005]为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案:
[0006]一种纳米氧化铝基银膜石英晶体微天平传感器，该传感器包括一个石英晶体片，所述石英晶体片基底是镀铝膜层，所述镀铝膜层表面是纳米三氧化二铝膜层，所述纳米三氧化二铝膜层表面是镀银膜层，从而形成一种基于纳米氧化铝基银膜的石英晶体微天平传感器。
[0007]值得注意的是，采用真空镀膜和掩膜版技术，容易控制金属镀膜厚度和大小。本实用新型所述的纳米氧化铝基银膜石英晶体微天平传感器，镀铝膜层厚度为I?100 nm，纳米三氧化二铝膜层厚度为I?100 nm，镀银膜层厚度为20?200 nm;其中，纳米三氧化二铝的形状为球形，纳米三氧化二铝的粒径为I?50 nm;且石英晶体片为AT切型石英晶体，其基频为4?80 MHz0并且由于膜层材料是金属铝、纳米三氧化二铝和金属银，加镀的铝层、纳米三氧化二铝层和金属银能增强电极材料与石英晶体片之间的附着力，使整个膜层强度和稳定性能好，频率稳定度高。此外，在控制电极材料厚度的情况下，在石英晶体片和金属银之间加镀金属铝，有效地降低了金属银层的厚度，减少了贵金属的使用量，从而降低了整个石英晶体微天平传感器的生产成本。
[0008]本实用新型的有益效果是，所述纳米氧化铝基银膜石英晶体微天平传感器具有制作简单、成本低廉、灵敏度高、抗腐蚀性和稳定性好等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是纳米氧化铝基银膜石英晶体微天平传感器的剖面示意图。
[0010]图1中，1.石英晶体片，2.镀铝膜层，3.纳米三氧化二铝膜层，4.镀银膜层。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图对本实用新型发明作进一步的说明:
[0012]如图1所示，一种纳米氧化铝基银膜石英晶体微天平传感器，该传感器包括一个AT切型、基频为8.0 MHz的石英晶体片1，利用真空镀膜技术在所述石英晶体片I基底表面镀敷30 nm厚度的铝膜层2，在所述镀铝膜层2表面组装25 nm厚度的纳米三氧化二铝膜层3，在所述纳米三氧化二铝膜层3表面镀30 nm厚度的金属银膜层4，从而形成一种基于纳米氧化铝基银膜的石英晶体微天平传感器；其中，纳米三氧化二铝的形状为球形，纳米三氧化二铝的粒径为13 nm。
[0013]由于膜层材料是金属铝、纳米三氧化二铝和金属银，强度和抗腐蚀性能好，化学性质稳定，频率稳定度高，并大大减少了贵金属的使用量而降低了整个石英晶体微天平传感器的生产成本，具有广泛应用前景。
【权利要求】
1.一种纳米氧化铝基银膜石英晶体微天平传感器，其特征是:该传感器包括一个石英晶体片(I)，所述石英晶体片(I)基底是镀铝膜层(2)，所述镀铝膜层(2)表面是纳米三氧化二铝膜层(3)，所述纳米三氧化二铝膜层(3)表面是镀银膜层(4)，形成一种基于纳米氧化铝基银膜的石英晶体微天平传感器。
2.根据权利要求1所述的石英晶体微天平传感器，其特征在于所述镀铝膜层(2)厚度为 I ?100 nm。
3.根据权利要求1所述的石英晶体微天平传感器，其特征在于所述纳米三氧化二铝膜层⑶厚度为I?100 nm。
4.根据权利要求3所述的石英晶体微天平传感器，其特征在于所述纳米三氧化二铝的形状为球形，纳米三氧化二招的粒径为I?50 nm。
5.根据权利要求1所述的石英晶体微天平传感器，其特征在于所述镀银膜层(4)厚度为 20 ?200 nm。
6.根据权利要求1所述的石英晶体微天平传感器，其特征在于所述石英晶体片(I)为AT切型石英晶体，其基频为4?80 MHz0
【文档编号】G01N5/02GK203705024SQ201420090687
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年3月3日 优先权日:2014年3月3日
【发明者】曹忠, 黄大凯, 李盼盼, 李婷, 刘刚, 曹婷婷 申请人:长沙理工大学