(1)用多壁碳納米管制作電容式傳感器
首先用高溫熱解法[7]在石英管壁上得到MWNTs。然后用平板叉指型電極和MWNTs/SiO2復合材料在印刷電路板上制作傳感器。作為敏感材料的MWNTs/SiO2復合材料,制作方法是:刮下在石英管壁上可用的MWNTs,用超聲波浴法把它們分散在甲苯中,然后用異丙醇清洗并干燥,*后將MWNTs分散到一個SiO2體系中—這個體系是20%的納米SiO2顆粒分散到水中形成的。MWNTs/SiO2復合材料中MWNTs與SiO2的干重量比是2:3。
電容式傳感器的結構如圖3所示。現將傳感器放在一個密封的60cm3氣室中進行阻抗測試。選用氬氣作為載流氣體,總的流速是1000sccm,用主流控制器控制測試氣體的壓力,用一個Hewlett Packard 4192A阻抗分析儀進行阻抗測量。在每次測量之前,為除去化學吸附的分子,須將傳感器在真空中加熱,保持溫度100℃1小時。*后測得的阻抗Z被分成兩部分:實部Z′和虛部Z″,據此構成了Cole-Cole阻抗圖(如圖4)。
圖4中,R0表示一個不依賴于頻率變化的歐姆電阻, R1表示不依賴于頻率變化的電阻,與一個依賴于頻率變化的電容Cn1(ω)并連。
在圖5中,隨著濕度增加,Cole-Cole阻抗圖圓弧的直徑也有較大改變。從這種變化可知電容式傳感器對某一氣體或濕度是敏感的。另外,電容式傳感器對CO2也比較敏感。C.A.Grimes等[8]人也成功利用電容式MWNTs傳感器實現了對CO2的監測。
(2)用多壁碳納米管制作電阻式傳感器
電阻式傳感器,是用熱氧化法在Si襯底上生長一厚層的SiO2,然后用光刻法制作出總長約45cm,臂寬約350μm,臂之間的間隙為290μm彎曲槽—控制反應物劑量可使納米管生長在SiO2層上而不在Si襯底上生長。電阻式傳感器的Cole-Cole圖與電容式傳感器的圖類似。電阻式傳感器的等效電路如圖6所示,兩個隨頻率變化的電容分別與電阻R1,R2并聯,再與R0串聯在一起。此外,電阻式傳感器也可制成濕敏傳感器。
兩種傳感器對NH3比較敏感,在對NH3的探測中,電阻R1和靈敏度幾乎是完全的線性變化,可以做氨 |
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