美开发碳纳米管高灵敏微型气体传感器
http://www.gkong.com 2003-07-31 00:03 《中华工控网》原创
据海外媒体报道,美国伦斯勒工业学院(Rensselaer Polytechnic Institute)材料科学工学系与机械工学系的联合研究小组,日前使用碳纳米管成功开发出了微型气体传感器样品,能够非常灵敏地定量及定性分析大气中的各种气体。
该传感器结构非常简洁。制作方法是:首先利用化学气相沉积法(CVD)在二氧化硅底板上生成多层碳纳米管(MWCNT)。主要以去年开发的方法为基础。MWCNT的直径约25~30纳米,长约30微米,各MWCNT分别以大约50纳米的间隔排列。在MWCNT两端加上厚约180微米的绝缘玻璃板,然后再用铝膜覆盖起来,气体传感器即告完成。传感器尺寸为:宽约20毫米,长约20毫米,厚约700微米。
利用气体传感器测定周围的气体成分时,以MWCNT端为阳极(+),铝膜端为阴极(-),施加直流电压。在MWCNT顶端,很低的电压就会产生强电场,从而在周围离子化气体中发生介质击穿(Dielectric Breakdown)现象。试验结果显示,发生介质击穿时的电压因气体种类的不同而明显不同,可以进行定性分析。可分析的气体种类范围很广,甚至还能适用于氩气和氦气等惰性气体。另外,介质击穿电压尽管不取决于气体浓度,但已经知道的是所产生的电流值与浓度对数呈正比,表明能够进行气体的定量分析。
此次的研究内容已刊登在日前出版的英国科学杂志《自然》上。