美開發碳納米管高靈敏微型氣體傳感器
http://www.kblhh.cn 2003-07-31 00:03 《中華工控網》原創
據海外媒體報道,美國倫斯勒工業學院(Rensselaer Polytechnic Institute)材料科學工學系與機械工學系的聯合研究小組,日前使用碳納米管成功開發出了微型氣體傳感器樣品,能夠非常靈敏地定量及定性分析大氣中的各種氣體。
該傳感器結構非常簡潔。制作方法是:首先利用化學氣相沉積法(CVD)在二氧化硅底板上生成多層碳納米管(MWCNT)。主要以去年開發的方法為基礎。MWCNT的直徑約25~30納米,長約30微米,各MWCNT分別以大約50納米的間隔排列。在MWCNT兩端加上厚約180微米的絕緣玻璃板,然后再用鋁膜覆蓋起來,氣體傳感器即告完成。傳感器尺寸為:寬約20毫米,長約20毫米,厚約700微米。
利用氣體傳感器測定周圍的氣體成分時,以MWCNT端為陽極(+),鋁膜端為陰極(-),施加直流電壓。在MWCNT頂端,很低的電壓就會產生強電場,從而在周圍離子化氣體中發生介質擊穿(Dielectric Breakdown)現象。試驗結果顯示,發生介質擊穿時的電壓因氣體種類的不同而明顯不同,可以進行定性分析。可分析的氣體種類范圍很廣,甚至還能適用于氬氣和氦氣等惰性氣體。另外,介質擊穿電壓盡管不取決于氣體濃度,但已經知道的是所產生的電流值與濃度對數呈正比,表明能夠進行氣體的定量分析。
此次的研究內容已刊登在日前出版的英國科學雜志《自然》上。