基本信息
- 项目名称：
- 对二氧化碳敏感的气敏元件的改进
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 气体传感器是一种能感受气体的成份、浓度等信息并将其转换成可用输出信号的传感器。对于可造成温室效应的气体二氧化碳，如果不加以警戒将引起全球性的水灾。 基于此我们研究了对二氧化碳敏感的气体传感器，相比于现在市面上的二氧化碳气体传感器，我们的成品又有了新的突破。
- 详细介绍：
- 现今在生产过程中频发气体泄漏事故，这种情况极易造成爆炸和火灾，导致人员伤亡、生产停产和财产损失，生活空间和环境污染，基于此，我们研制了气体传感器，以便及时准确的检测并控制环境中的各种有毒有害的气体。 本研究采用工艺简单的化学沉淀法，用可溶性无机盐制备出了二氧化锡纳米粉体，降低了成本，减少了有机溶剂的污染。SnO2材料属于N型半导体，当它们与还原性气体相遇时，电阻减小；而接触氧化性气体时，电阻则增大，根据阻值变化可计算传感器对该气体的灵敏度。在SnO2中掺杂金属可以改善传感器的气敏性能，本文掺杂了铜来改善传感器的气敏性能。试验发现，掺杂摩尔浓度为4%硫酸铜的SnO2气体传感器的性能最优，增加了对CO2气体的选择性。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的：开发出耗能低、灵敏度高、成本低的传感器，以便更好推广普及和应用。 基本思路：以市场为导向,以现代化需求和人民生命财产安全为目标,发展和完善气敏元件传感器的综合应用技术。 创新点：在二氧化锡传感器中掺杂铜，提高了传感器对二氧化碳的灵敏度。 技术关键：气敏浆料的配制、管芯涂敷以及管芯烧结的温度和时间。 主要技术指标：灵敏度在0-1000ppm，工作电压在5±0.1v，恢复时间＜20s
科学性、先进性
- 作品的先进性：在二氧化锡气体气敏元件中掺杂铜之后，明显地降低了被测气体化学吸附的活化能，有效提高元件的灵敏度和缩短了恢复时间。现有产品的灵敏度大都在0-30000ppm，恢复时间在30S左右，我们的产品灵敏度在0-1000ppm，恢复时间小于20s。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 有偿转让
作品可展示的形式
- 实物
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明：在RQ-2型气敏元件特性测试系统上对元件的气敏性能进行测试，采用静态配气法，通过调节加热电压来控制气敏元件的工作温度，进而测出灵敏度。 其特点和优势为：灵敏度高,选择性好,低浓度输出线性好,操作简便，成本低。 适应范围及推广前景：该气体传感器主要用于检测室内空气中二氧化碳的浓度。目前我国生产这类气体传感器的技术尚不成熟，主要依靠进口，随着环保要求的提高,其需求量将迅速增加。
同类课题研究水平概述
- 国外，目前应用最广泛的是可燃性气体气敏元件传感器，已普及应用于气体泄漏检测和监控，从工厂企业到居民家庭，应用十分广泛。仅以用于安全保护家用燃气泄漏报警器为例，日本早在1980年1月开始实行安装城市煤气、液化石油气报警器法规，1986年5月日本通产省又实施了安全器具普及促进基本方针。工业用固定式报警又有壁挂式、台放式、单台监控式、多路巡检式等。气体检测技术与计算机技术相结合，实现了智能化、多功能化。美国国际传感器技术（IST）公司应用一种“MegaCas"传感器和微程序控制单元，可检测100种以上毒性气体和可燃性气体，通过其“气体检索”功能扫描，能很快确定是哪一种气体。并且，加热电压、检出限、响应时间与恢复时间都相对较低。 国内，气敏元件传感器作为新型敏感元件传感器在国家列为重点支持发展的情况下，国内已有一定的基础。其现状是：烧结型气敏元件仍是生产的主流，占总量90％以上；对于型号为KGS-20的低功耗矿用瓦斯气体传感器，耗能比较低，但灵敏度较差。而型号为MQK2的酒精传感器，灵敏度较高，能测浓度为100ppm的酒精气体，氮气耗能较高。 总的看来，我国气敏元件传感器及其应用技术有了较快进展，但与国外先进水平仍有较大的差距，主要是产品制造技术、产业化及应用等方面的差距，与日本比较仍要落后10年。
