[發(fā)明專利]氣體傳感器和其制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710847795.3
• 申請日: 2017-09-19
• 公開（公告）號: CN107870182A
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 柳義炫;P·特雷福納斯三世;B-H·李
• 申請（專利權(quán)）人: 羅門哈斯電子材料有限責(zé)任公司;羅門哈斯電子材料韓國有限公司
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00
• 代理公司: 上海專利商標事務(wù)所有限公司31100
• 代理人: 陳哲鋒,胡嘉倩

背景技術(shù)

本發(fā)明涉及一種氣體傳感器和其制造方法。

氣體傳感器用于檢測危險、不合需要并且令人討厭的氣體在家中以及在工業(yè)中的存在。此類氣體的實例是一氧化碳、二氧化碳、甲醛、硫化氫、胺、臭氧、氨氣、苯等等。為了檢測這些危險，使用已經(jīng)顯示與所述氣體的弱相互作用(如氫鍵結(jié)、范德華力相互作用、π-π相互作用和靜電相互作用)的官能化聚合物。這些官能化聚合物一般涂布于傳感器電極的表面上，所述傳感器電極與化學(xué)傳感器中所用的壓電傳感器直接接觸。

在此檢測過程期間，將捕獲到的危險、不合需要并且令人討厭的氣體的重量變化轉(zhuǎn)化成壓電過程的電流。因此，氣體傳感器的敏感性取決于接觸傳感器檢測表面的氣體量。為了改進檢測能力，因此期望增加傳感器接觸表面的表面積。

發(fā)明內(nèi)容

本文中公開一種氣體傳感器，包含襯底；安置于所述襯底上的具有第一表面和第二表面的第一聚合層；其中所述第一表面接觸所述襯底，并且其中所述第二表面與所述第一表面相對并具有比所述第一表面更高的表面積；其中所述第一聚合層包含具有脫除保護基的氫供體的重復(fù)單元；以及安置于所述第一聚合層上的第二聚合層；其中所述第二聚合層衍生自包含氫受體的重復(fù)單元。

本文中也公開一種制造氣體傳感器的方法，包含將具有第一表面和第二表面的第一聚合層安置于襯底上；其中所述第一表面接觸所述襯底，并且其中所述第二表面與所述第一表面相對并具有比所述第一表面更高的表面積；其中所述第一聚合層包含具有脫除保護基的氫供體的重復(fù)單元；和將第二聚合層安置于所述第一聚合層上；其中所述第二聚合層衍生自包含氫受體的重復(fù)單元。

本文中也公開一種檢測氣體的方法，包含使氣體傳感器與氣態(tài)分子接觸；其中所述氣體傳感器包含襯底；安置于所述襯底上的具有第一表面和第二表面的第一聚合層；其中所述第一表面接觸所述襯底，并且其中所述第二表面與所述第一表面相對并具有比所述第一表面更高的表面積；其中所述第一聚合層包含具有脫除保護基的氫供體的重復(fù)單元；以及安置于所述第一聚合層上的第二聚合層；其中所述第二聚合層衍生自包含氫受體的重復(fù)單元；和在所述氣體分子與所述第二聚合層之間形成氫鍵、范德華力相互作用、π-π相互作用或靜電相互作用中的至少一種；以及基于所述傳感器在形成氫鍵、范德華力相互作用、π-π相互作用和靜電相互作用之前與之后的重量差異來確定所述氣體分子的身份標識。

附圖說明

圖1描繪氣體傳感裝置裝配件的例示性分解視圖；

圖2(A)描繪其上安置有第一和第二聚合層的襯底的例示性實施例；

圖2(B)描繪其上安置有第一和第二聚合層的襯底的另一個例示性實施例；

圖3描繪一種制造傳感元件的方法；并且

圖4描繪另一種制造傳感元件的方法。

具體實施方式

本文中公開一種改進在大氣中檢測不合期望的危險氣體的敏感性的氣體傳感器和用于所述氣體傳感器的傳感器元件。傳感器元件包含其上安置有第一聚合層的襯底。在一個實施例中，襯底是將傳感器元件重量變化轉(zhuǎn)化成電信號的壓電晶體。第一聚合層具有接觸襯底的第一表面，和與所述第一表面相對并具有比第一表面更高表面積的第二表面。在一個例示性實施例中，第二表面具有紋理化表面。紋理相對于未經(jīng)紋理化時的相同表面顯著地增加表面積。

在一個實施例中，第一聚合層包含具有脫除保護基的氫供體的重復(fù)單元。第二聚合層安置于第一聚合層上。第二聚合層具有包含氫受體的重復(fù)單元。

當(dāng)氣體分子接觸第二聚合層的自由表面(其中所述自由表面是接觸周圍大氣的表面)時，其通過氫鍵結(jié)、范德華力相互作用、π-π相互作用、靜電相互作用或其組合與所述自由表面相互作用，其增加傳感器元件的重量。壓電晶體將傳感元件的重量差異轉(zhuǎn)化成電信號，其接著用于確定危險氣體的身份標識。

圖1展示氣體傳感裝置裝配件100的分解視圖，其包含傳感器元件150和外殼160。傳感器元件150包含涂布有第一聚合層和第二聚合層155(在下文中，多層涂層155)的襯底154，所述聚合層與相關(guān)流體組分相互作用以產(chǎn)生質(zhì)量特征與原始多層涂層不同的相互作用產(chǎn)物。在一個實施例中，襯底154包含壓電晶體。