接枝氨基的多壁碳纳米管薄膜传感器的气敏特性研究

制作了接枝氨基的多壁碳纳米管薄膜传感器。研究了其对低体积分数甲醛气体的温度响应特性和膜厚与响应的关系。结果表明：当温度为22℃,薄膜的厚度为8．1μm时,这种薄膜传感器对低体积分数为20×lO-9的甲醛气体的响应可以达到2．9％,此体积分数低于国际卫生组织规定的标准。     

一种可直接脉冲调制的MEMS红外激发源

针对红外气体探测器对光源的要求,结合现有MEMS(微机电系统)工艺及与其兼容的IC工艺,研制了一种可用于红外多气体传感器的脉冲式MEMS辐射光源。该光源主要有Si₃N₄/SiO₂的复合支撑层和铂金发热电极组成,可以产生相当于黑体300~800 K的红外辐射,在温度T＝1 106 K时有λ=2.62 μm峰值辐射波长;并且光源有足够强的辐射强度和2~15 μm红外辐射波段,能够满足大部分气体在2~14 μm波长范围内特征的吸收谱线的要求。经过对辐射元的动态测量可知,辐射源的动态调制频率可达到50 Hz,完全能够满足气体测量对所需红外光源调制频率的要求。     

便携式微弱磁场传感器的研究

基于单片机研制了用于实验教学的便携式低成本微弱磁场传感器,系统地介绍了传感器的硬件结构、软件实现方法,利用地磁场对测磁传感器进行了标样标定,并测量了铁球周围的地磁场分布,测量结果与理论计算进行了比较,数据表明:该测磁传感器具有高的准确度,运行可靠.     

基于分子筛薄膜探测神经类毒气的传感器研究

采用ZSM-5分子筛材料对神经类毒剂沙林的相似物甲基磷酸二甲脂(DMMP)气体进行了测试。分子筛材料因为具有选择性吸附分子的能力常被用来作为气体敏感材料,但因为其神经类气体极性较强,被吸附后难于解吸附,因此,分子筛材料很少用于检测神经类气体。利用合成的ZSM-5纳米分子筛作为吸附神经类气体DMMP的敏感材料,将其涂布在2个石英晶体微天平(QCM)上进行差频测试,以减小外界的干扰,并提出了用交变电场进行极性分子解吸附的新方法。DMMP气体的探测最小体积分数达到1×10-6,响应时间和解吸附时间分别小于20 s和90 s。     

基于聚合物-碳黑敏感膜的气体微传感器阵列研究

研究了一种使用聚合物-碳黑混合物作为敏感膜的新型化学气体传感器。通过将4种不同的聚合物敏感材料聚-4-乙烯基苯酚、聚环氧乙烷、聚已内酯和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物与一定配比的碳黑混合物分别淀积在梳状微电极上,就可以获得这4种聚合物-碳黑化学电阻型气体微传感器阵列。用这4种传感器对4种气体体积分数为5×10-4的有机类气体(丙酮、乙醇、甲醇和甲苯)进行了测试,比较了传感器的电阻变化率。微传感器的响应值,即电阻的变化率最大接近1.9%;最小的优于0.01%。梳状微电极的形状适合低体积分数的探测。通过对4种传感器响应的主成分分析,可以完全分辨被检测的4种有机类气体。     

含铜离子玻璃中的混合碱效应的研究

本文研究了xCuBr-(40-x)NaBr-55P2O5-5CaO玻璃的混合碱效应。发现当Cu+/Cu++Na+≈0.5时,电导率达到最小值。电导率的最大值与最小值相差三个数量级。本文给出了电导率随温度、频率、成分的变化。这与一般混合碱效应的规律相类似。并用离子对模型对Cu+离子玻璃的混合碱效应进行了解释。     

三氧化钼修饰银透明电极的光电性能及其应用研究

银(silver,Ag)纳米薄膜具有优异的导电性、延 展性、易制备等优点,是极具潜力的柔性透明电极材 料。通过真空热蒸镀制备不同厚度的银薄膜(6 nm、10 nm、14 nm、18 nm、20 nm、24 nm),由于光散射和 光吸收的共同作用, 其透过率随厚度的增加呈先减小、再增加、再减小的趋势,厚度为18 nm时最优,最高透过率约60%; 而面电阻则随厚度的增加逐渐减小。为提升银膜的透过率,引入高折射率(2.1)电介质三氧化钼(m olybdenum trioxide,MoO₃)对银膜进行修饰,制备了MoO₃/Ag/MoO₃(MAM)多层膜。结 果表明:引入MoO₃可以平滑 银膜表面,降低面电阻,并改善电导率;更重要的是“MoO₃/Ag”界面处会发生折射率耦合 ,大大提升多 层膜的整体透过率,透过率普遍增加至少10%。当银层的厚度为14 nm时,MAM多层膜的透过率最优, 可接近70%。最后,以银作为透明阴极,成功制备了双侧发光的绿光 有机发光二极管(organic light-emitting diode,OLED)。     

基于纳米分子筛敏感膜类神经毒气传感器

研究了ZSM5分子筛膜对神经类毒剂沙林的相似物甲基磷酸二甲脂的敏感特性,并结合高灵敏的石英谐振微天平(QCM)研制了甲基磷酸二甲脂气体传感器。测试甲基磷酸二甲脂气体的体积分数分别为10-6,5×10-6,20×10-6的气体。研究表明:基于ZSM5纳米分子筛膜的传感器的检测灵敏度高,对气体体积分数为10-6甲基磷酸二甲脂气体的检测灵敏度为60Hz/10-6,比半致死浓时积低;传感器的响应与脱附时间较快,对气体体积分数为10-6甲基磷酸二甲脂气体的响应与脱附时间均为100s;对同体积分数丙酮气体进行了频率响应测试,对传感器的选择性进行验证。还研究了ZSM5分子筛对甲基磷酸二甲脂气体的脱附再生条件,发现经过200℃脱附,分子筛的再生能力可以得到较好的恢复.     

臭氧处理对石墨烯基NO_2气体传感器气敏性影响

通过臭氧处理制备了一种简单、高效、可重复使用的单层石墨烯基NO2气体传感器,并研究了纯的和经过臭氧处理的NO2气体传感器的响应特性和恢复特性。实验表明:经臭氧处理75s后的石墨烯基气体传感器对10×10-6NO2响应度可达到30%以上,是未经臭氧处理的石墨烯基气体传感器的2.8倍,且其响应的最低体积分数达150×10-9,低于世界卫生组织(WHO)空气质量标准(200×10-9,1h平均值)。     

热蒸发石墨烯基SnOx-Sn传感器气敏性研究

通过化学气相沉积法制备石墨烯并采用热蒸发法在石墨烯上沉积锡(Sn)及其氧化物,得到石墨烯基SnOx-Sn气敏传感器,研究其在室温下对低体积分数甲醛和二氧化氮(NO2)气体的气敏性及SnOx-Sn膜厚和基底加热温度对传感器气敏性的影响.通过场发射扫描电镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)等表征手段研究了石墨烯基SnOx-Sn气敏传感器的形态结构.