气体传感器制造技术

提供了一种具有高灵敏度和高响应速度的气体传感器。该气体传感器(1)包括感应部(20)以及经由所述感应部(20)布置的多个电极(21)。所述感应部(20)各自包括离子液体，并且被配置为具有在所述感应部(20)吸附气体分子(G)时改变的电阻。所述离子液体优选包括疏水性阴离子。所述疏水性阴离子优选包括有机氟化合物。所述有机氟化合物优选具有三氟甲基。所述有机氟化合物优选具有三氟甲基。所述有机氟化合物优选具有三氟甲基。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】气体传感器


[0001]本公开通常涉及气体传感器，并且更具体地涉及包括感应部和经由该感应部布置的多个电极的气体传感器。

技术介绍

[0002]专利文献1公开了一种传感器。该传感器包括包含导电有机材料的区域以及包含与该导电有机材料具有不同组成的导电材料的区域。该传感器通过包含该导电有机材料的区域和包含该导电材料的区域提供了电路径。导电有机材料选自由聚苯胺、聚苯胺的翠绿亚胺盐、聚吡咯、聚噻吩、聚EDOT及其衍生物组成的组。
[0003]专利文献1的传感器的响应速度过低，以致于有时需要数分钟来进行单次测量。
[0004]引文列表
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特表2002
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技术实现思路

[0007]本公开的目的是提供一种具有高响应速度的气体传感器。
[0008]根据本公开的方面的气体传感器包括：感应部；以及多个电极，其经由所述感应部布置。所述感应部包括离子液体，并且被配置为具有在所述感应部吸附气体分子时改变的电阻。
附图说明
[0009]图1的A是示出根据示例性实施例的气体传感器的平面图；
[0010]图1的B是示出根据示例性实施例的气体传感器的感应部的立体图；
[0011]图2的A和图2的B示出气体传感器的感应膜如何操作；
[0012]图2的C是示出通过气体传感器的感应膜的操作的阻抗值可以如何随时间变化的曲线图；
[0013]图3是示出试验用的气体传感器的示意平面图；
[0014]图4是示出根据第一示例的气体传感器的响应曲线的曲线图；
[0015]图5是示出根据第一示例和第二示例以及第一比较例的气体传感器的各个灵敏度的曲线图；以及
[0016]图6是示出根据第一示例至第三示例和第一比较例的气体传感器的各个灵敏度的曲线图。
具体实施方式
[0017](第一实施例)
[0018](1)概述
[0019]根据本公开的示例性实施例的气体传感器1例如可以被实现为人工嗅觉传感器，并且例如可以用于检测作为检测对象气体分子的气味分子。气味分子的示例包括挥发性有机化合物(VOC)和氨。气体传感器1用于检测作为检测对象气体分子的VOC。气体传感器1检测作为样本气体(诸如从食物中取得的气体、从人体取得的呼气或从建筑物房间中取得的空气等)中所包括的气味气体分子的VOC。注意，气体传感器1所要检测出的检测对象气体分子不必一定是VOC，而可以是包括VOC的多个类型的气味分子、或者诸如可燃性气体或如一氧化碳那样的有毒气体的分子等的非气味分子。
[0020]图1的A示出根据本实施例的气体传感器1。该气体传感器在基板120上包括至少一个感应部20和多个电极21。该气体传感器1包括多个感应部20。针对这些感应部20中的各个感应部20，经由感应部20布置多个(例如，一对)电极21。多个感应部20垂直地和水平地进行布置以形成感应部20的阵列(例如，在本实施例中为4
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4阵列)。在平面图中，这些感应部20中的各个感应部20以圆形图案形成。注意，气体传感器1中的感应部20的数量、布置和形状不必一定是图1的A所示的数量、布置和形状，而是例如也可以根据气体传感器1的类型来适当地改变。
[0021]如图1的B所示，各个感应部20包括气体吸附体201和导电粒子202。通过使多个导电粒子202分散在气体吸附体201的基体中来形成感应部20。各电极21电连接到气体吸附体201中的导电粒子202。另外，一对电极21还电连接到处理单元13中的检测单元。
[0022]形成气体吸附体201以吸附作为检测对象分子的气体分子G。气体吸附体201还具有电绝缘性，并且由气体吸附材料以膜状、板状或片状的方式来形成。作为气体吸附体201的构成材料的气体吸附材料包括离子液体。例如根据气体吸附体201所要吸附的化学物质(气体)的类型和导电粒子202的类型来选择合适的离子液体的类型。
[0023]导电粒子202是具有导电性的粒子。通过使感应部包括多个导电粒子202来使该感应部导电。导电粒子202可以包括从由碳材料、导电聚合物、金属、金属氧化物、半导体、超导体和络合物组成的组中所选择的至少一个材料。
[0024]在这样的感应部20中，如图2的A所示，在吸附气体分子G之前，气体吸附体201的厚度较薄。也就是说，多个导电粒子202更密集地分散在气体吸附体201中。一旦感应部20吸附了气体分子G，则气体吸附体201膨胀以具有增加的厚度。也就是说，如图2的B所示，多个导电性粒子202更稀疏地分散在气体吸附体201中。结果，分散在气体吸附体201中的多个导电粒子202之间的间隔变宽，因而使得如图2的C所示在感应部20在时间t1处吸附气体分子G时，阻抗值增加。另一方面，在气体分子G从感应部20解吸附时，感应部20的气体吸附体201从膨胀状态(即图2的B所示的状态)收缩为具有减小的厚度(即图2的A所示的状态)。结果，从气体分子G开始解吸附的时间t2起，感应部20的阻抗值逐渐减小。气体传感器1可以通过使电连接到电极21的处理单元13的检测单元检测阻抗值的该变化，来确定所供给的诸如空气等的气体中是否存在任何气体分子G。
[0025](2)详情
[0026]如上所述，根据本实施例的气体传感器1的感应部20包括气体吸附体201。气体吸附体201包括离子液体。离子液体是在常温下为液体的盐(低分子物质)，并且与已用于气体传感器的感应部的高分子物质相比，该离子液体引起更少的空间位阻。这就是作为检测对象分子的气体分子G会容易被吸附到气体吸附体201中、并且被吸附到气体吸附体201中的
气体分子G会在气体吸附体201中具有高扩散速率的原因。因此，这引起了气体传感器1的响应速度的增加。另外，包括离子液体的气体吸附体201也高速地解吸附气体分子G。因而，根据本实施例的气体传感器1可以通过使作为感应部20的气体吸附体的离子液体高速地吸附和解吸附气体分子G，来可逆地对导电粒子引起显著结构变化。
[0027]此外，离子液体的蒸气压过低，以致于几乎不蒸发。这使得更容易维持感应部20的形状。此外，离子液体的稳定性过高，以致于其化学结构变化不显著且几乎不会劣化。此外，离子液体可以在通过阳离子和阴离子的各种任意组合或者各个阳离子或阴离子进行修饰时，使该离子液体的性质改变。因而，可以通过阳离子和阴离子的10
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个不同组合来形成多个不同类型的离子液体。因此，如果多个气体吸附体201被配置为多个不同类型的阳离子和阴离子的各个组合，则使多个气体吸附体201更容易吸附多个不同类型的气体分子G，这有利于提供具有多通道能力的气体传感器1。也就是说，这增加了作为气体传感器1的检测对象分子的期望类型的气体分子G的选择性，因而使得能够更准确地识别气体分子G的类型。
[0028]在该实施例中，离子液体的阳离子(种(species))的示例包括咪唑鎓(5元环，共轭)、基啶鎓(6元环本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种气体传感器，包括：感应部；以及多个电极，其经由所述感应部布置，其中，所述感应部包括离子液体，并且被配置为具有在所述感应部吸附气体分子时改变的电阻。2.根据权利要求1所述的气体传感器，其中，所述感应部包括导电粒子，并且通过所述导电粒子而具有导电性。3.根据权利要求1或2所述的气体传感器，其中，所述离子液体包括疏水性阴离子。4.根据权利要求3所述的气体传感器，其中，所述疏水性阴离子包括有机氟化合物。5.根据权利要求4所述的气体传感器，其中，所述有机氟化合物具有三氟甲基。6.根据权利要求1所述的气体传感器，其中，所述离子液体包括氢键受体阴离子。7.根据权利要求1至6中任一项所述的气体传感器，其中，所述离子液体...

【专利技术属性】
技术研发人员：紫藤千晶，中尾厚夫，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：