[發明專利]自供能汽車尾氣傳感器與方法

有效

• 申請號: 202010072203.7
• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN111245081B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 蘇元捷;龔祺琛;謝光忠;姚明亮;陳春旭;衣錦揚;賈礫;黎威志;太惠玲;杜曉松;蔣亞東
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H02J7/32
• 分類號: H02J7/32;H02N1/04;G01N27/00
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 敖歡

1.一種自供能汽車尾氣傳感器，其特征在于包括：支撐框架(3)，支撐框架(3)內部設有鐵電摩擦電耦合功能薄膜(2)和金屬電極(1)，鐵電摩擦電耦合功能薄膜(2)的固定端(21)在支撐框架(3)內部一側與支撐結構(4)固定連接，鐵電摩擦電耦合功能薄膜(2)的活動端(22)與支撐框架(3)不連接，金屬電極(1)位于鐵電摩擦電耦合功能薄膜(2)上下兩側，金屬電極(1)用于摩擦起電和導電輸出，上下兩個金屬電極(1)均接地，支撐框架(3)頂部設有鐵塊(5)；

所述鐵電摩擦電耦合功能薄膜(2)包括從上到下堆疊在一起的負性摩擦起電層(6)、鐵電復合材料層(7)、正性摩擦起電層(8)，負性摩擦起電層(6)、鐵電復合材料層(7)、正性摩擦起電層(8)構成介電層-鐵電層-介電層的三明治結構，鐵電復合材料層(7)通過復合鐵電復合材料和氣敏材料而成，負性摩擦起電層(6)材料的得電子能力強于正性摩擦起電層(8)材料的得電子能力，負性摩擦起電層(6)和正性摩擦起電層(8)都為柔性材料薄膜；負性摩擦起電層(6)和正性摩擦起電層(8)均采用光刻刻蝕工藝在其表面刻蝕出多孔結構；

汽車尾氣從鐵電摩擦電耦合功能薄膜(2)和金屬電極(1)之間的間隙進入，鐵電摩擦電耦合功能薄膜(2)的活動端在氣流沖擊下上下擺動，與上電極接觸摩擦或與下電極接觸摩擦；

上下兩個電極分別通過導線連接信號讀出電路，器件的輸出信號將隨通入待測氣體的濃度變化而改變，因此，通過檢測傳感器輸出電學參量反推出汽車尾氣中待測氣體的濃度。

2.根據權利要求1所述的一種自供能汽車尾氣傳感器，其特征在于：負性摩擦起電層(6)選自聚酰亞胺、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚氯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚酯、聚異丁烯、聚氨酯彈性海綿、聚乙烯醇縮丁醛、聚丙烯腈和聚雙苯酚碳酸酯。

3.根據權利要求1所述的一種自供能汽車尾氣傳感器，其特征在于：正性摩擦起電層(8)選自聚酰亞胺、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚氯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、尼龍、聚酯、聚異丁烯、聚氨酯彈性海綿、聚乙烯醇縮丁醛、聚丙烯腈和聚雙苯酚碳酸酯。

4.根據權利要求1所述的一種自供能汽車尾氣傳感器，其特征在于：鐵電復合材料層(7)通過鈦酸鋇、磷酸二氫鉀、鈦酸鍶鋇、鈮酸鉀鈉、聚苯胺、聚吡咯、碳納米管、石墨烯其中至少兩種材料復合而成，使其同時具有鐵電性及氣敏特性。

5.根據權利要求1所述的一種自供能汽車尾氣傳感器，其特征在于：金屬電極(1)采用鋁或金制備。

6.根據權利要求1所述的一種自供能汽車尾氣傳感器，其特征在于：鐵電復合材料層(7)為厚度為100nm～200nm的薄膜。

7.根據權利要求1所述的一種自供能汽車尾氣傳感器，其特征在于：金屬電極(1)厚度范圍為30-70微米。

8.根據權利要求1所述的一種自供能汽車尾氣傳感器，其特征在于：負性摩擦起電層(6)和正性摩擦起電層(8)表面的多孔結構，孔徑大小在5-20微米。