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气体传感器:功能、应用与设计要素

时间:2023-06-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:气体传感器是气体探测过程中的核心部件,其将检测到的气体成分和浓度转变为电子信号,通过对电子信号强弱的识别与分析实现相关检测气体的监测与报警。其中,半导体型气体传感器以其较优异的性能和低廉成本,适宜于民用气体探测的需求,被大范围应用于各类气体的检测。气体传感器的传感材料技术要素包括其对环境气体易于吸附、材料电阻变化范围大,以及高灵敏度。图7-1气体传感器的结构外形图

气体传感器:功能、应用与设计要素

气体传感器是气体探测过程中的核心部件,其将检测到的气体成分和浓度转变为电子信号,通过对电子信号强弱的识别与分析实现相关检测气体的监测与报警。常见气体传感器分为半导体型、电化学型、高分子型气体传感器(Korotcenkov G,2007)(Ricol A,2010)。其中,半导体型气体传感器以其较优异的性能和低廉成本,适宜于民用气体探测的需求,被大范围应用于各类气体的检测。它的原理是在一定温度下材料电阻值随检测气体变化而改变。它在人们生活中随处可见,如燃气报警器、煤矿气体检测仪以及交警使用的酒精探测器等。气体传感器的传感材料技术要素包括其对环境气体易于吸附、材料电阻变化范围大,以及高灵敏度。围绕着这样的技术需求,石墨烯具有优良的导电性能,功能化的石墨烯表面可修饰丰富的官能基团,是电阻型气体传感器的理想材料,为高灵敏度器件的研发提供新的思路(Yoon H J,2011)。石墨烯及其衍生材料既可单独加工成气体传感器件,也可与其他纳米材料制成复合材料作为气敏材料应用于气体传感器(Kaniyoor A,2009),常见的气体传感器结构如图7-1所示(Cuong T V,2010)。石墨烯的大比表面积和良好的导电性有利于提高响应的灵敏度,通过大量不同官能基团的修饰可对更多的气体做出响应。

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图7-1 气体传感器的结构外形图

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