低功耗烧结气敏元件制备和气敏特性研究

未经掺杂的金属氧化物半导体气敏传感器通常灵敏度很高，但选择性较差。为提高选择性和一致性，设计了一种特殊结构的低功耗SnO2烧结气敏元件的制备方法，测试了SnO2烧结气敏元件的气敏特性。制备的SnO2烧结气敏元件在40mW的加热功率条件下，100ppm的CO气氛中灵敏度达到3，响应时间仅为4s；在180mW的加热功率条件下，对氢和碳氢化合物（如CH4和LPG）敏感。这类低功耗烧结气敏元件选择性和一致性好，有望用于室内煤气泄漏检测等场合。     

乙醇气敏传感器及敏感度测试

二氯化锡具有灵敏度高，工作温度低、电路简单、造价低廉等特点，广泛用作硅基微结构气敏传感器的气敏材料。在二氯化锡薄膜中有意识地掺入适量催化剂，可提高气体敏感度，本文开展乙醇气敏机理的研究、进行气敏薄膜制备和掺杂后敏感度测试。     

半导体纳米氧化物气敏传感器的制备及应用

论述了金属氧化物SnO2的气敏机理,并对通过掺杂金属、金属离子、金属氧化物以及形成复合型、多组分氧化物等方法制备SnO2薄膜气敏传感器的最新研究成果进行了简要介绍.     

CuO-SnO2纳米传感器的H2检测特性研究

氢气(H2)是变压器油中溶解的主要故障特征气体之一,能有效反映电力变压器的高能放电、火花放电或局部放电等电性故障和油局部过热现象.气体传感器技术是油中溶解微量气体在线监测的关键.采用CuO掺杂SnO2纳米传感器研究其对变压器油中溶解气体H2的检测特性,并介绍其制备方法和实验步骤,分析其气敏机理.结果表明:CuO掺杂SnO2后形成了许多p-n结,从而改变了复合SnO2基纳米传感器对H2气体的气敏特性;与纯SnO2气体传感器相比,CuO-SnO2纳米气体传感器对H2表现出更高的灵敏度和更快的响应特性,并保持良好的线性度和稳定性.该结果为应用复合气体传感器对变压器油中溶解气体在线监测的研究提供了一种新思路.     

一种检测乙醇浓度的气敏传感器的制作

在汽车电子行业，乙醇气敏传感器可用来检测司机的酒精含量，避免事故的发生。因为二氧化锡（SnO2）具有较高的灵敏度、且最高灵敏度对应的工作温度较低、电路简单、造价低廉、使用方便等特点。基于薄膜工艺开发了硅基二氧化锡薄膜为感应薄膜的乙醇气敏传感器，介绍了乙醇气敏传感器的工作原理，在比较两种薄膜结构的基础上，深入探讨硅基二氧化锡薄膜制作工艺，并对薄膜性能进行了定量分析，为乙醇气敏传感器制作提供了一种好的思路。     

碳纳米管质量传感器振动特性研究

基于欧拉-伯努利梁理论对单壁碳纳米管质量传感器的振动特性进行研究。分别考虑悬臂梁式和两端固定式碳纳米管质量传感器,研究吸附质量对其谐振频率漂移的影响。推导出任意位置的吸附质量下,碳纳米管质量传感器的等效刚度、等效质量和谐振频率的解析表达式,推导出传感器的非线性应用方程及其简化形式。在特定位置下吸附质量对不同长度碳纳米管谐振频率的影响进行了研究。数值仿真结果表明,对于不同的边界约束和特定的吸附位置条件下,吸附质量越大、碳纳米管的长度越短,导致的碳纳米管频率漂移越大。对于8 nm长的碳纳米管,在悬臂式约束下,吸附质量越远离固定端,引起的频率漂移越大。而在两端固定约束下,则是吸附质量越靠近固定端,频率漂移越大。揭示了传感器的谐振特性,有助于促进碳纳米管在纳机谐振器领域的推广应用。     

碳纳米管薄膜湿度传感器及其机理

制备了以碳纳米管薄膜为湿敏元件的湿度传感器,研究了薄膜湿敏元件的感湿特性.实验中所用碳纳米管由化学气相沉积法(CVD)合成.实验结果表明,用酸处理后的多壁碳纳米管制得的薄膜湿敏元件的感湿范围宽、灵敏度高、湿滞回差小、响应时间快、稳定性好,可望成为一类新型的湿度传感器.对湿敏机理进行了讨论.     

用于海洛因检测的低浓度乙酸敏感元件制备和敏感性能研究

文中通过对海洛因毒品的特性分析,提出了采用氧化传感器检测低浓度乙酸气体,间接检测海洛因毒品的技术方案,并对ZnFe2O4、ZnGa2O4气敏材料的制备和气敏性能进行了研究,认为Sb掺杂ZnFe2O4敏感材料适合于乙酸传感器,用于海洛因毒品的检测。     

掺杂聚苯胺自组装超薄NO2气敏传感器研究

根据聚苯胺特有的掺杂特性,提出了利用掺杂诱导沉积效应制备聚苯胺/聚合物酸自组装超薄膜的原理,研制出了聚苯胺与聚苯乙烯磺酸及聚丙烯酸的自组装多层气敏膜,结合传感器功能结构设计,研制出了自组装超薄膜二氧化氮(NO2)气敏传感器,并对其敏感特性进行了测试研究.     

化学汽相沉积法制SnO2掺杂薄膜及其气敏特性的机理研究

】文中探讨用汽相沉积法制备ＳｎＯ２掺杂薄膜的不同工艺。研究ＳｎＯ２掺杂薄膜的光谱透过率气敏特性,测试掺５％Ａｇ的ＳｎＯ２薄膜在不同比例乙醇气体气敏作用下表面电阻气敏特性曲线。结果表明,汽相沉积法制备ＳｎＯ２掺杂薄膜工艺重复性好,灵敏度高,可用于制造新型的“气敏—光透过性”型气敏传感器。     

Carbon nanotubes based strain sensors

This paper presents the design, fabrication and experimental results of carbon nanotubes (CNTs) based strain sensors. The sensors were fabricated by pressed CNTs tablets and elastic polymer beam. The diameter of multiwalled nanotubes (MWNTs) varied between 10 and 30 nm. The tablets of multiwalled CNTs having nominal thickness of 1.0 mm were pressed at a pressure of 200 and 300 MPa. The inter-electrodes distance (length) and width of the surface-type samples were in the range of 10–12 mm and 5–6 mm respectively. The DC resistance of the sensors having the strain sensitivity in the range of 50–80 in average increased under tension and decreased under compression.     

基于555多谐振荡器检测的碳纳米管湿敏传感器

针对使用仪器检测电容型碳纳米管湿度传感器的电容信号不利于传感器的使用与推广问题,提出了一种基于555多谐振荡式电路检测的电容型碳纳米管湿度传感器.首先,分析了传感器工作原理以及检测电路的检测原理,设计并制作了电容型碳纳米管湿度传感器;然后,分别使用仪器及检测电路对传感器进行测试;最后,对传感器响应时间进行了测试与分析....     

A novel sensor selection using pattern recognition in electronic nose

A novel sensor selection using pattern recognition technique in electronic nose (E-Nose) is proposed in this paper. This paper studies the portable E-Nose based on metal oxide semiconductor (MOS) gas sensors for detection of multiple kinds of indoor air contaminants. The characteristics of portability, low cost, multiple targets detection and high performance of E-Nose monitor are the main pursuit for home use. Formaldehyde, benzene, toluene, carbon monoxide, and ammonia are the primary targets of the proposed E-Nose which benefits from the characteristics of the broad spectrum, reproducibility, sensitivity and low-cost of MOS gas sensors. Therefore, a potential and full contribution analysis of the small sized sensor array, in detection of indoor air contaminants coupled with a kernel principal component analysis (KPCA) based linear discriminant analysis (LDA) pattern recognition technique, is presented in this paper. Some experimental findings on the roles of sensors in an E-Nose have also been concluded. The recognition results clearly demonstrate the contribution of each sensor to gas detection which helps the sensor selection in E-Nose design.     

呼出气传感器进展、挑战和未来

人体呼出气中的挥发性有机化合物可反映人体的健康状况,用于多种疾病的评估。通过质谱分析已得到多种与疾病相关的呼出气生物标志物,如丙酮、一氧化氮、氨气和乙醇等,然而多数呼出气化合物的来源仍然未知。近年来基于传感器的呼出气分析取得了长足的发展,有望实现低成本筛选,用于大人群的早期诊断病理。目前广泛使用的传感器包括金属氧化物传感器、碳纳米管传感器、比色法传感器等。此外,通过传感器阵列组成的电子鼻系统可模拟生物嗅觉的作用机制,已实现了医疗领域的应用。整理、回顾并讨论了此类传感器的工作机制和近期在呼吸分析中的重要应用。     

聚氨酯/碳纳米管复合材料的摩擦性能

采用溶液共混法制备聚氨酯/碳纳米管复合材料,探讨碳纳米管含量和超声分散时间对聚氨酯/碳纳米管复合材料摩擦性能的影响。结果表明:随着碳纳米管含量的增加,聚氨酯/碳纳米管复合材料的摩擦因数逐渐降低,随着载荷的增大,摩擦因数有所减小;超声分散时间对聚氨酯/碳纳米管复合材料摩擦性能影响不大;碳纳米管具有较好的润滑性质,可以降低聚氨酯/碳纳米管复合材料的摩擦因数,改善聚氨酯的摩擦性能。     

Cs corrected STEM EELS: Analysing beam sensitive carbon nanomaterials in cellular structures

Identification of individual single wall nanotubes (SWNTs) within a cellular structure can provide vital information towards understanding the potential mechanisms of uptake, their localisation and whether their structure is transformed within a cell. To be able to image an individual SWNT in such an environment a resolution is required that is not usually appropriate for biological sections. Standard transmission electron microscopy (TEM) techniques such as bright field imaging of these cellular structures result in very weak contrast. Traditionally, researchers have stained the cells with heavy metal stains to enhance the cellular structure, however this can lead to confusion when analysing the samples at high resolution. Subsequently, alternative methods have been investigated to allow high resolution imaging and spectroscopy to identify SWNTs within the cell; here we will concentrate on the sample preparation and experimental methods used to achieve such resolution.     

Fabrication of patterned single-walled carbon nanotube films using electrophoretic deposition

Thin films of chemically functionalized single-walled carbon nanotubes (SWNTs) were fabricated by using a direct current (dc) electrophoretic deposition method. SWNTs were shortened and then functionalized with acid chloride group to combine with the amine group-terminated gold substrate. Silica nanospheres with a diameter of about 190nm were arrayed on gold substrate to pattern a thin SWNT film. Periodically patterned SWNT film was eventually produced and would be used in potential applications like electron emitters and large surface area electrodes.     

用于复合材料蒙皮的FBG正交传感网络研究

为了实现对复合材料蒙皮的结构健康监测与损伤识别,本文在对光纤布拉格光栅(FBG)应变传感器理论分析的基础上,结合CFRP材料特性和波分复用技术设计了一种由16个FBG传感器构成的光纤光栅正交传感网络布局,对碳纤维复合材料(CFRP)蒙皮进行相关准分布式传感网络研究。通过对复合材料中心位置进行逐级加载实验,并提取中心波长漂移量做相关性分析,证明了正交对称FBG传感网络对CFRP蒙皮进行结构健康监测的可行性,同时对称布局位置处的FBG传感器信号具有高度相关性质,相关系数可高达0.9996。实验结果为进一步研究准分布式FBG网络的位置布局优化以及传感网络的可靠性冗余设计提供了依据。     

柔性曲面形状检测传感网络设计

针对太阳能帆板等柔性曲面检测,其动态变形检测难度大。用光纤光栅（Fiber bragg grating,FBG）设计曲面传感阵列,利用空分复用和波分复用技术构建传感网络检测系统。传感器网络的数目根据波动理论和检测仪器的最大解调范围确定;传感网络在曲面的分布根据曲面应力状况和变形特点进行植入式分布,在振幅最大的位置布置传感器,在曲面应变大的位置布置稠密,反之稀疏,根据曲面变形的有限元模型,实现模拟太阳能帆板柔性曲面传感网络设计。并对传感网络的检测精度进行试验,试验表明此传感网络中传感器检测具有良好的线性关系,传感网络中传感器布置位置合理,传感网络能够检测帆板的多种变形。传感器封装在保持40 mm的长度中,传感器测试误差仅有0.4％,柔性曲面测试误差小于4%。     

基于气体传感器阵列和独立成分分析的易燃气体检测

本文提出一种基于气体传感器阵列和独立成分分析(ICA)的方法来检测常见易燃性气体,例如一氧化碳(CO)和甲烷(CH4).气体传感器阵列由6个商用金属氧化物半导体传感器组成,分别对这两个独立的气源产生响应.通过分析ICA散点图中CO和CH4的信息成分,实现了这两种易燃气体的定性和定量组分分析.仿真结果表明,用ICA对气体传感器阵列测量数据进行处理,可以提高气体识别的准确率和浓度测量的精度.