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。     

氨气检测的聚苯胺碳纳米管复合敏感膜的研究与应用

本文介绍了基于聚苯胺及多壁碳纳米管复合材料的氨气传感器的制备与测试,使用原位聚合法使苯胺单体以碳纳米管为核心进行聚合反应,运用介电泳法制备得聚苯胺/多壁碳纳米管气敏复合膜传感器。该传感器对10×10-6氨气的响应灵敏度为3.4,响应时间15 s,而对比实验中聚苯胺膜传感器的灵敏度为1.9。实验结果表明,由于碳纳米管在介电泳过程中构建的大比表面积纳米三维结构和优良的导电率,纳米复合材料的微观结构和导电性能都得到大幅改善,从而使得复合物具有相对于纯聚苯胺膜更好的气敏特性。     

MWCNT-WO3薄膜双声路SAW NO2气体传感器

以金属钨粉,H2O2,CH3OH和多壁碳纳米管(MWCNT)为原料,在双声路声表面波(SAW)器件的测量声路上制作了MWCNT-WO3薄膜,提出并实现了一种MWCNT-WO3薄膜双声路SAW NO2气体传感器。由于MWCNT和WO3对NO2气体都有敏感作用,而且碳纳米管的毛细作用、以及MWCNT的加入都增加了气体的接触面积,提高了NO2气体的吸附和敏感作用。同时,SAW器件的双声路结构消除了由于外界测量条件改变引起的测量误差,也进一步提高了传感器的可靠性和准确性。实验结果表明,该传感器对各种浓度的NO2气体具有好的响应特性,在31.2×10-9到20×10-6范围内,传感器的响应灵敏度为9.8kHz/1×10-6,比单一MWCNT或WO3薄膜对NO2气体具有更好的灵敏度和线性特性。     

碳纳米管及其修饰物对挥发性有机物气敏性的研究

通过化学气相沉积(CVD)方法合成单壁碳纳米管(SWCNTs)和多壁碳纳米管(MWCNTs),并经过硝酸酸化预处理.在缩合剂N,N‘-二环己基碳化二亚胺(DCC)作用下,多壁碳纳米管经过乙二胺、十二胺和联苯胺的修饰生产新的纳米颗粒.将五种材料的悬浮液喷涂于Al2O3基底的金叉指电极上,构成气敏传感器,以甲醛、苯、甲苯、二甲苯作为测试气体,通过电化学分析仪测试他们在不同气体种类和浓度下的导电率.实验表面传感器在常温下具有较高的灵敏度和重复性,传感器之间有一定的选择性差异,可以构成传感器阵列,应用于具有复杂组分的挥发性有机气体定性和定量检测中.     

SnO2纳米颗粒气体传感器在CO2气体检测中的应用

将有机金属先驱体[Sn(N(CH3)2)2]2在适当的条件下热解,制备了尺寸分布集中的SnO2纳米颗粒.然后,在气体传感器的多晶硅层上原位沉积纳米颗粒悬浮液得到纳米颗粒多孔薄膜传感层,并探索了SnO2纳米颗粒传感器原位掺杂Mg,K,Ba元素,检测气体传感器在不同CO2体积分数下的敏感性.结果表明:此方法制得的传感器对CO2气体敏感性不佳,尚需进一步研究掺杂元素和掺杂工艺.     

基于SEM图像的碳纳米管薄膜均匀性表征方法研究

将多壁碳纳米管综合了超声处理和高速离心等分散工艺单分散后,采用喷射吸滤法制备碳纳米管薄膜,并研究超声时间对薄膜分布均匀性的影响.基于多重分形理论和SEM图像分析多壁碳纳米管薄膜的形态学特征.碳纳米管薄膜的分布均匀性主要取决于多重分形谱宽度Δa和最大、最小概率子集维数的差别ΔF等分形参数.多重分形分析弥补了传统的表面评价和统计分析的不足.该碳纳米管薄膜均匀性表征方法将为碳纳米管薄膜的制备提供指导.     

基于碳纳米管微传感器阵列和随机共振的气体检测方法研究

提出了一种基于多壁碳纳米管微传感器阵列和非线性随机共振算法的新型气体检测方法。微传感器阵列包括碳纳米管阳极传感器和碳纳米管阴极传感器以减小检测系统的交叉灵敏度。实验检测了乙醇、丙酮和氨气三种气体,传感器阵列响应输入随机共振系统进行处理,结果表明,信噪比曲线参数能够标定气体浓度和种类,且随机共振处理方法可以有效的降低系统的交叉灵敏度,检测系统具有较好的灵敏度和重复性,具有较好的实用价值。     

微悬梁式汽油传感器研究

提出了利用MEMS技术将电化学生长的Al2O3模板加工成传感器的微悬梁结构,并将其用于催化燃烧式气体传感器结构的基底.采用平面薄膜工艺制作出铂薄膜敏感电阻器,涂敷Al2O3-ZrO2-ThO2-Pt-Pd和Al2O3-ZrO2-ThO2-PbO形成催化敏感桥臂和温湿度补偿桥臂,从而制作出汽油传感器.测试结果表明:传感器可实现汽油体积分数为(0-15)×10-3的检测(标准气为己烷),且具有线性输出特性.同时对汽油传感器的工作初始稳定性和长期稳定性问题进行了研究.     

聚3—己基噻吩及其掺杂TiO2材料对NO2的气敏特性

制作了一种工作于室温下的NO2气体传感器。该传感器以有机聚合物聚3—己基噻吩(P3HT)为敏感材料,以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜为柔性衬底。对敏感膜进行了SEM表征。室温下,对不同体积分数的NO2进行了测试,对器件尺寸的影响进行了分析,并对响应规律进行了总结。经实验,对NO2测试下限可达到0.2×10-6。为提高敏感性、减小恢复时间,尝试对敏感膜掺杂TiO2,并同未掺杂的敏感膜进行实验比较,发现对体积分数1.5×10-6的NO2,掺杂TiO2可将敏感性提高8%,恢复性也有明显改善,对周期为1060 s的循环测试表明:掺杂TiO2下阻值基本能完全恢复。     

多壁碳纳米管半乳糖生物传感器研究

以普鲁士蓝(PB)膜玻碳电极为基质,用多壁碳纳米管固定半乳糖氧化酶(GAO),构造了半乳糖电流型传感器,研究了半乳糖氧化酶在此传感器中的催化反应机理,对多壁碳纳米管半乳糖传感器的检测条件进行了优化。确认其对半乳糖具有灵敏的生物响应性,表现出良好的线性和分辨力。此传感器对半乳糖摩尔浓度0.5×10-4~1.5×10-2mol/L呈线性响应,检出限为1.0×10-4mol/L,响应时间为10 s,30 d后,响应电流依然保持80%。     

基于SAW表面气液相效应和GC分离柱的气敏传感器

限于传统涂敷敏感膜的声表面波（SAW）气敏传感器存在成膜困难和选择性差、重复性差以及再生性差等问题,本研究提出一种基于压电基底表面气体气液相转换效应机理的瑞利波传感器。在此基础上开发了一种基于瑞利声表面波传感器和气相色谱（GC）分离柱的便携式气体检测系统。最后实验论证了方案的可行性,初步的实验结果表明该系统具有分析时间短、选择性好、灵敏度高,可检测ppb（10^-9）浓度的混合VOCs以及成本低等优势,显示其在痕量挥发性有机气体检测和分析应用上有良好的潜力和前景。     

基于SAW表面气液相效应和GC分离柱的气敏传感器的研究

限于传统涂敷敏感膜的声表面波（SAW）气敏传感器存在成膜困难和选择性差、重复性差以及再生性差等问题，本研究提出一种基于压电基底表面气体气液相转换效应机理的瑞利波传感器。首先建立了挥发性有机气体(VOCs)液相凝聚体薄层负载下的SAW波传模型，并仿真计算了其波传频散和波传衰减。然后在此基础上开发了一种基于瑞利声表面波传感器和气相色谱（GC）分离柱的便携式气体检测系统。最后实验论证了方案的可行性，初步的实验结果表明该系统具有分析时间短、选择性好、灵敏度高（可检测ppb浓度的混合VOCs）以及成本低等优势，因此其在痕量挥发性有机气体检测和分析应用上有良好的潜力和前景。     

双声路声表面波毒剂传感器的设计

对声表面波（SAW）芯片结构类型、参数条件、覆膜方法及制作工艺流程进行了详细研究,设计了一种新型双声路谐振器型SAW毒剂传感器,并以聚表氯醇PECH为敏感膜材料,测试了该传感器对芥子气（HD）的检测性能,结果表明：该传感器具有稳定性好、灵敏度高、响应快速、适于连续实时检测等特点,为发展毒剂检测器材提供了依据。     

基于超支化聚合物的声表面波化学毒剂传感器

基于声表面波（SAW）技术的化学毒剂传感器在检测下限、响应速度以及减小温度、湿度交叉敏感等方面还需进一步提高。提出了在SAW双端口谐振器上涂敷超支化聚合物的方法提高传感器的检测下限和灵敏度。通过建立Van Dyke模型,分析了敏感膜对SAW化学毒剂传感器Q值、插入损耗以及电路阻抗匹配的影响。利用谐振器代替延迟线,确保了器件具有插入损耗、高Q值的特点。实验证实,在谐振器的中心栅结构上涂覆聚合物可以减小粘弹性聚合物对谐振器插损、Q值以及输入输出阻抗的影响。对设计的化学毒剂传感器进行了沙林毒剂检测实验,采用315MHz的SAW谐振器结合超支化聚合物膜,检测沙林气体浓度为5．0mg／m^3。实验表明：这种传感器的灵敏度可达到600Hz／mg／m^3,响应时间为50s,恢复时间约为60s。     

New sensitive coating based on modified diamond nanoparticles for chemical SAW sensors

A growing interest in diamond materials has been shown in the recent year for the design of smart chemical and biochemical sensors due to the remarkable physical and chemical properties of diamond. In this paper, modified diamond nanoparticles (DNPs) coatings are investigated as sensitive layers on surface acoustic wave sensor (SAW sensor) for the detection of volatile chemicals. DNPs are deposited onto SAW transducers by a layer-by-layer deposition method and then surface treated to fix them on the substrate and to enhance their affinity to specific compounds such as nitro-aromatic compounds, nerve-agent stimulants, or toxic gases. Homogeneous and reproducible coatings were achieved. The diamond coatings’ surface was either oxidised or reduced to see the effect on the response to ammonia gas, ethanol, DNT or DMMP vapours exposures. The sensors were generally very sensitive to the target chemicals and the response fully reversible. Oxidation of the surface promoted hydrogen-bond formation and therefore enhanced the response to most vapours under test. Even though the sensors were not very selective, we demonstrated the suitability of DNP coatings as stable and reliable sensing interface. This opens up wide opportunities for immobilizing more selective and highly sensitive chemical/biochemical receptors onto SAW transducer surfaces via strong covalent binding of those receptors on diamond nanoparticles deposited homogeneously on the SAW sensors surfaces.     

用于室内有毒气体快速检测的便携式CC/SAW电子鼻

开发了一种用于室内空气质量快速检测的便携式电子鼻气体分析仪.该仪器利用毛细管分离柱(CC)将混合气体选择性分离,实现对气体的分类识别,然后借助声表面波(SAW)传感器频率响应测量每种组分对应的浓度,实现对气体的量化.实验针对17种有毒有害气体进行测试,结果表明该系统能对低浓度复杂混合气体进行快速检测,且具有较高的灵敏度,良好的选择性和重复性.这为不同应用场合下的痕量气体检测提供了一种可行的技术.     

用于气体传感器的声表面波振荡器频率稳定性分析

作为声表面波(SAW)气体传感器的关键元件,SAW振荡器的频率稳定性直接影响到传感器的灵敏度和检测下限.因此,提高SAW振荡器的频率稳定度是传感器研究的关键.这里在ST石英基片上研制了一种具有低插入损耗(在10dB以内)、单一模式控制的SAW双延迟线型振荡器,并分析了作为频控元件的延迟线Q值以及系统温度对振荡器频率稳定性的影响,提出了改善方法.另外还研究了高频SAW延迟线型振荡器的频率稳定性,研制了一种300MHz频段上的SAW双延迟线型振荡器,其频率稳定度达到了0.066×10-6量级.     

基于声表面波传感器阵列的气体鉴别算法研究

声表面波(SAW)传感器阵列具有体积小、功耗低、反应灵敏等优点,在食品检测、环境治理、气体鉴别等领域有广泛的应用前景。结合声表面波传感器阵列的原理及特点,建立和优化了声表面波传感器阵列的数学模型,并对数据进行预处理、主成分分析（PCA）以及BP神经网络分析处理,实现了对气体的鉴别分类,取得了好的实验结果。     

SAW传感器对神经性毒剂及模拟剂的检测进展

基于压电效应和化学特异选择性的有机敏感材料的声表面波(SAW)传感器,因其具有体积小、响应时间快、选择性好、可集成度高等优点而成为对气体实时、在线检测的重要手段之一。介绍了SAW传感器在神经性毒剂及其模拟剂检测中的应用,重点从SAW传感器测试电路、敏感膜材料、成膜方法及信号处理等方面介绍此领域的研究现状,并对发展趋势进行了展望。     

电子鼻检测爆炸物的研究进展

电子鼻的类型繁多,主要介绍了离子迁移检测器、分子链荧光检测器、光纤传感器、MIME型化学传感器、聚合物薄膜传感器、声表面波传感器、微机电系统.对于不同原理的检测器达到的不同的检测爆炸物效果做了简单介绍.