气体感测器

技术领域

本发明是有关于一种感测器，特别是指一种气体感测器。

背景技术

中国台湾专利公告第615611号专利公开一种气体侦测器，且所述气体侦测器包含一个用于电连接所述电性检测器的电极单元及感测单元。所述电极单元包括一层第一电极层及一层与所述第一电极层相间隔设置的第二电极层。所述第二电极层包括两个相对的电极表面，以及形成有多个贯穿所述电极表面的贯孔。所述感测单元包括一层连接所述第一电极层及所述第二电极层且用来与待测气体作用的感测层。所述感测层包括感测材料，且所述感测材料例如9,9-二辛基芴-苯并噻二唑共聚物、聚{4,8-二(5-(2-乙基己基)噻吩-2-基)苯并[1,2-b；4,5-b’]二噻吩-2,6-二基-4-(2-乙基己酰基)-噻吩并[3,4-b]噻吩-2,6-二基}，或聚{4,8-二(5-(2-乙基己基)噻吩-2-基)苯并[1,2-b；4,5-b’]二噻吩-2,6-二基-4-(2-乙基己氧基羰基)-3-氟基-噻吩并[3,4-b]噻吩-2,6-二基}等。

所述气体侦测器虽能够侦测例如氨气(NH

发明内容

本发明的目的是在提供一种成本低的气体感测器。

本发明气体感测器适用于在具有湿度的环境下感测待测气体。所述气体感测器包含电极单元及感测单元。所述电极单元包括第一电极层及与所述第一电极层相间隔设置的第二电极层。所述感测单元包括连接所述第一电极层及所述第二电极层且用来与所述待测气体接触的电绝缘感测层。所述电绝缘感测层包括吸湿电绝缘材料。

根据本发明的气体感测器，所述吸湿电绝缘材料选自于具有羟基的吸湿电绝缘材料、具有氨基的吸湿电绝缘材料或具有羧酸基的吸湿电绝缘材料。

根据本发明的气体感测器，所述具有羟基的吸湿电绝缘材料选自于聚乙二醇、乙二醇单甲醚、聚(乙烯酚)，或聚(乙烯醇)。

根据本发明的气体感测器，所述具有羧酸基的吸湿电绝缘材料为聚丙烯酸。

根据本发明的气体感测器，所述第二电极层包括两个相对的电极表面，以及形成有多个贯穿所述电极表面并供所述待测气体通过以接触所述电绝缘感测层的贯孔。

根据本发明的气体感测器，所述感测单元的电绝缘感测层堆叠地位于所述第一电极层及所述第二电极层间。

根据本发明的气体感测器，所述电绝缘感测层包括两相对的表面，以及形成有多个贯穿所述表面并分别与所述贯孔连通的通孔。

根据本发明的气体感测器，所述气体感测器还包含堆叠地位于所述第一电极层及所述第二电极层间的介电层，且所述介电层包括两个相对的介电表面以及形成有多个贯穿所述介电表面并分别与所述贯孔连通的穿孔，所述感测单元的电绝缘感测层设置在所述第二电极层上并延伸进入所述贯孔及所述穿孔而连接所述第一电极层。

根据本发明的气体感测器，所述感测单元的电绝缘感测层设置在所述第二电极层上并延伸进入且填充并充满所述贯孔及所述穿孔而连接所述第一电极层。

根据本发明的气体感测器，所述气体感测器还包含堆叠地位于所述第一电极层及所述第二电极层间的介电层，且所述介电层包括两个相对的介电表面以及形成有多个贯穿所述介电表面并分别与所述贯孔连通的穿孔，所述感测单元的电绝缘感测层填充并充满所述贯孔及所述穿孔而连接所述第一电极层。

根据本发明的气体感测器，所述第一电极层及所述第二电极层分别地位于并连接所述感测单元的电绝缘感测层在横向方向上的相间隔的两侧。

本发明的有益效果在于：通过所述电绝缘感测层的设计，所述气体感测器能够在具有湿度的环境下感测氨气(NH

附图说明

图1是本发明气体感测器的一个第一实施例的一个剖面侧视示意图；

图2是本发明气体感测器的一个第二实施例的一个剖面侧视示意图；

图3是用来辅助说明图2的一个不完整立体图；

图4是本发明气体感测器的一个第三实施例的一个剖面侧视示意图；

图5是本发明气体感测器的一个第四实施例的一个剖面侧视示意图；

图6是本发明气体感测器的一个第五实施例的一个剖面侧视示意图；及

图7是本发明气体感测器的一个第六实施例的一个剖面侧视示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：

参阅图1，本发明气体感测器的第一实施例用来与一个电性检测器(图未示)电连接。所述电性检测器用来检测当所述气体感测器与待测气体接触时，所述气体感测器产生的电性变化。所述待测气体例如氨气(NH

所述电极单元1包括一层第一电极层11及一层与所述第一电极层11相间隔设置的第二电极层12。

所述第一电极层11的材质例如但不限于氧化铟锡、金属、金属化合物，或导电有机材料等。所述金属例如但不限于铝、金、银、钙、镍，或铬等。所述金属化合物例如但不限于氧化锌、氧化钼，或氟化锂等。所述导电有机材料例如但不限于聚二氧乙基噻吩-聚苯乙烯磺酸[PEDOT:PSS]。所述第一电极层11的长度为1mm至10mm、宽度为1mm至10mm，且厚度为250mm至400nm。在所述第一实施例中，所述第一电极层11的材质为氧化铟锡。

所述第二电极层12包括两个相对的电极表面121，以及形成有多个贯穿所述电极表面121的贯孔120。所述第二电极层12的材质例如但不限于金属、金属化合物，或导电有机材料等。所述金属例如但不限于铝、金、银、钙、镍，或铬等。所述金属化合物例如但不限于氧化锌、氧化钼，或氟化锂等。所述导电有机材料例如但不限于聚二氧乙基噻吩-聚苯乙烯磺酸。所述第二电极层12的长度为1mm至10mm、宽度为1mm至10mm，且厚度为350mm至1000nm。所述贯孔120的平均尺寸为50mm至200nm。在所述第一实施例中，所述第二电极层12的材质为铝金属。在所述第一实施例的一变化态样中，所述第二电极层12包含多条分散且相互交错连接的纳米导线。

所述感测单元2包括一层用来与待测气体接触的电绝缘感测层21。所述电绝缘感测层21堆叠地位于所述第一电极层11及所述第二电极层12间且直接连接所述第一电极层11及所述第二电极层12。所述电绝缘感测层21的长度为1mm至10mm、宽度为1mm至10mm，且厚度为5μm以下。所述电绝缘感测层21包括吸湿电绝缘材料。所述吸湿电绝缘材料例如但不限于具有羟基的吸湿电绝缘材料、具有氨基的吸湿电绝缘材料，或具有羧酸基的吸湿电绝缘材料等。在本发明的一些实施例中，所述吸湿电绝缘材料选自于具有羟基的吸湿电绝缘材料或具有羧酸基的吸湿电绝缘材料。所述具有羟基的吸湿电绝缘材料例如但不限于聚乙二醇、乙二醇单甲醚(2-methoxyethanol)、聚(乙烯苯酚)[poly(vinylphenol)，简称PVP]，或聚(乙烯醇)[poly(vinyl alcohol)，简称PVA]等。为使所述气体感测器具有优异的空气稳定性，在本发明的一些实施例中，所述具有羟基的吸湿电绝缘材料选自于聚乙二醇、乙二醇单甲醚，或聚乙烯醇。所述具有氨基的吸湿电绝缘材料例如但不限于聚乙烯亚胺(polyethylenimine，简称PEI)、二异丙醇胺(diisopropanolamine，简称DIPA)，或三聚氰胺-甲醛树脂(melamine resin)等。所述具有羧酸基的吸湿电绝缘材料例如但不限于聚丙烯酸[poly(acrylic acid)，简称PAA]或聚甲基丙烯酸[poly(methacrylic acid)，简称PMAA]。为使所述气体感测器具有优异的空气稳定性，在本发明的一些实施例中，所述具有羧酸基的吸湿电绝缘材料为聚丙烯酸。

参阅图2及图3，本发明气体感测器的第二实施例类似于所述第一实施例，与所述第一实施例主要不同在于所述气体感测器还包含一层位于所述电极单元1的第一电极层11及第二电极层12间的介电层3。所述介电层3包括两个相对的介电表面31，以及形成有多个贯穿所述介电表面31并分别与所述贯孔120连通的穿孔30。所述介电层3的长度为1mm至10mm、宽度为1mm至10mm，且厚度为200mm至400nm。所述穿孔30的平均尺寸为50mm至200nm。所述介电层3的材质例如但不限于聚(乙烯苯酚)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，简称PMMA)、抗蚀剂，或聚乙烯醇等。所述抗蚀剂例如但不限于科毅科技股份有限公司的SU-8系列抗蚀剂。所述感测单元2的电绝缘感测层21设置在所述第二电极层12并延伸进入所述贯孔120及所述穿孔30而连接所述第一电极层11。在所述第二实施例中，所述介电层3的材质为聚乙烯苯酚(厂牌：Sigma Aldrich；型号：AL-436224；重量平均分子量为25000)。

参阅图4，本发明气体感测器的第三实施例类似于所述第二实施例，与所述第二实施例主要不同在于所述感测单元2的电绝缘感测层21设置在所述电极单元1的第二电极层12并延伸进入且填充并充满所述贯孔120及所述穿孔30而连接所述电极单元1的第一电极层11。

参阅图5，本发明气体感测器的第四实施例类似于所述第一实施例，与所述第一实施例主要不同在于所述气体感测器还包含一层位于所述第一电极层11及所述第二电极层12间的介电层3，且所述介电层3包括两相对的介电表面31，以及形成有多个贯穿所述介电表面31并分别与所述贯孔120连通的穿孔30。所述感测单元2的电绝缘感测层21填充并充满所述贯孔120及所述穿孔30而连接所述电极单元1的第一电极层11及第二电极层12。

参阅图6，本发明气体感测器的第五实施例类似于所述第一实施例，与所述第一实施例主要不同在于所述气体感测器的感测单元2的电绝缘感测层21包括两相对的表面211，以及形成有多个贯穿这些表面211并分别与所述贯孔120连通的通孔210。

参阅图7，本发明气体感测器的第六实施例类似于所述第一实施例，与所述第一实施例主要不同在于：所述电极单元1的第二电极层12不具有贯孔120，且所述第一电极层11及所述第二电极层12分别地位于并连接所述电绝缘感测层21在横向方向Y上的相间隔的两侧。进一步地，为提高侦测的灵敏度，所述第一电极层11及所述第二电极层12间的间距为次微米。进一步地，所述电绝缘感测层21的长度为1mm至10mm、宽度为次微米以下，且厚度为5μm以下。

在操作所述气体感测器时，将所述气体感测器置于一个具有湿气的环境中，并使所述气体感测器的所述第一电极层11及所述第二电极层12连接一个电器设备(图未示)，而所述电器设备包括电压供应器(图未示)及一个电流检测器(图未示)，以透过所述电压供应器提供电压并透过该电流检测器输出电流。所述电压供应器的电压依据所述气体感测器的感测单元2进行调整。以下的实验中，编号1至5及编号8至21是以所述第二实施例的气体感测器来进行，且电压设定在5volt，而编号6至7是以所述第五实施例的气体感测器来进行，且电压设定在5volt。接着，将待测气体导入该环境中并与所述气体感测器在一接触时间下接触，并透过该电流检测器量测在所述接触时间内的电流变化。该电流变化率(单位：％)为[(所述接触时间结束时的电流值-未接触待测气体时的电流值)/未接触待测气体时的电流值]×100％。所述气体感测器的评价结果参阅表1。

表1

表2

综上所述，通过所述电绝缘感测层21的设计，所述气体感测器能够在具有湿度的环境下感测氨气、丙酮、一氧化氮、一氧化碳，或硫化氢等待测气体，所以确实能达成本发明的目的。