专利名称：化学气体传感材料及其化学气体传感器的制作方法
技术领域：
本发明属于化学气体传感器领域。尤其涉及利用纳米介孔结构材料实现低成本室温低功耗高灵敏度气体传感器。
背景技术：
目前化学气体传感器使用半导体氧化物作为传感材料，这种传感器一般工作在300-400度的工作温度，需要消耗大量的能量，所以限制了其在便携领域的应用。目前在安全生产领域和便携式个人传感器领域迫切需要低功耗，室温工作的低成本传感器。
发明内容
为克服现有的化学气体传感器存在的不足，本发明提供了一种全新的化学气体传感材料及其化学气体传感器，其结构具有表面积非常大，重复性好，而且生产工艺简单、成本低廉、加工周期短的优点。
本发明的技术方案是一种化学气体传感材料，其特征在于在片状纳米介孔材料的两面附有一薄层电极材料。
如上所述的化学气体传感材料，其特征在于片状介孔材料的孔直径为2纳米～200纳米，厚度为45-70微米。选择该孔径和厚度具有的优点是做电极时非常薄，有很多孔洞，可以透气。
如上所述的化学气体传感材料，其特征在于所述的纳米介孔材料为阳极氧化铝，或阳极氧化硅，或纳米微孔的聚碳酸酯过滤膜。
一种化学气体传感器，它有两个电极，其特征在于电极采用片状纳米介孔材料，在纳米介孔材料的两面附有一薄层电极材料。
如上所述的化学气体传感器，其特征在于片状介孔材料的孔直径为2纳米～200纳米，厚度为45-70微米。
如上所述的化学气体传感器，其特征在于所述的纳米介孔材料为阳极氧化铝，或阳极氧化硅，或纳米微孔的聚碳酸酯过滤膜。
纳米介孔材料是存在纳米孔洞的材料，具有高透气性能和比表面积大的优点。
本发明的化学气体传感材料及其化学气体传感器的具体制作步骤如下1.制备纳米介孔材料(阳极氧化铝，或阳极氧化硅，或纳米微孔的聚碳酸酯过滤膜)2.在纳米介孔材料的两面上溅射一层电极材料(铂或金或钯或银或铝或铜等各种金属和非金属电极)，最终形成电极/纳米介孔材料/电极的三明治结构。
3.用两个电极组成传感器，测量电流，电阻，电容，电感或阻抗共振峰位置。利用从两个电极上测量的电信号来检测气体的成分和浓度。
本发明的化学气体传感材料及其化学气体传感器，结构简单、成本低，易于制作，功耗低，反应速度快，体积小，便于设计成便携式器件。
具体实施例方式
以下结合具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例1(阳极氧化铝+铂)利用阳极氧化方法加工多孔阳极氧化铝，孔径为50纳米。电极形状为方形和大小为10×10mm，厚度为45-70微米，以60微米为佳。
利用磁控溅射在多孔阳极氧化铝的两边溅射铂电极，铂电极材料的层厚度为100纳米。
该传感材料及其传感器在测量氨气，乙醇等化学气体时，测量电阻随气体浓度和成分的改变。其工作温度为室温，能耗仅有1～10微瓦。传感器的成本十分低廉，仅为人民币2元左右，批量生产则更为便宜。而半导体氧化物作为传感材料的传感器其工作温度为200摄氏度～300摄氏度，能耗高达几百毫瓦。而且本发明传感器体积可以用一节干电池驱动，非常便于携带。
实施例2(多孔聚碳酸酯+铂)利用离子注入方法加工多孔聚碳酸酯，孔径为50纳米。多孔聚碳酸酯电极形状为方形和大小为10×10mm，厚度为60微米。
利用磁控溅射在多孔聚碳酸酯的两边溅射铂电极，铂电极材料的层厚度为100纳米。
该传感材料及其传感器在测量丙酮，乙醇等化学气体时，测量阻抗共振峰值随气体浓度和成分的改变。其工作温度为室温，能耗仅有1～10微瓦。传感器的成本十分低廉，仅为人民币2元左右，批量生产则更为便宜。而半导体氧化物作为传感材料的传感器其工作温度为200摄氏度～300摄氏度，能耗高达几百毫瓦。而且本发明传感器体积可以用一节干电池驱动，非常便于携带。
实施例3(多孔硅+铂)利用阳极化方法加工多孔硅，孔径为5微米。多孔硅电极形状为方形和大小为10×10mm，厚度50微米。
利用磁控溅射在多孔硅的两边溅射铂电极，铂电极材料的层厚度为100纳米。
该传感材料及其传感器在测量二氧化氮等化学气体时，测量电容随气体浓度和成分的改变。其工作温度为室温，能耗仅有1～10微瓦。传感器的成本十分低廉，仅为人民币2元左右，批量生产则更为便宜。而半导体氧化物作为传感材料的传感器其工作温度为200摄氏度～300摄氏度，能耗高达几百毫瓦。而且本发明传感器体积可以用一节干电池驱动，非常便于携带。
权利要求
1.一种化学气体传感材料，其特征在于在片状纳米介孔材料的两面附有一薄层电极材料。
2.如权利要求1所述的化学气体传感材料，其特征在于片状介孔材料的孔直径为2纳米～200纳米，厚度为45-70微米。
3.如权利要求1或2所述的化学气体传感材料，其特征在于所述的纳米介孔材料为阳极氧化铝，或阳极氧化硅，或纳米微孔的聚碳酸酯过滤膜。
4.一种化学气体传感器，它有两个电极，其特征在于电极采用片状纳米介孔材料，在纳米介孔材料的两面附有一薄层电极材料。
5.如权利要求4所述的化学气体传感器，其特征在于片状介孔材料的孔直径为2纳米～200纳米，厚度为45-70微米。
6.如权利要求4或5所述的化学气体传感器，其特征在于所述的纳米介孔材料为阳极氧化铝，或阳极氧化硅，或纳米微孔的聚碳酸酯过滤膜。
全文摘要
一种化学气体传感材料及其化学气体传感器，其特征在于在片状纳米介孔材料的两面附有一薄层电极材料。用两片该传感材料做两个电极，构成化学气体传感器。本发明的化学气体传感材料及其化学气体传感器，结构简单、成本低，易于制作，功耗低，反应速度快，体积小，便于设计成便携式器件。
文档编号G01N27/407GK1959398SQ20061012508
公开日2007年5月9日 申请日期2006年11月22日 优先权日2006年11月22日
发明者赵兴中, 刘威 申请人:武汉大学