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用于瓦斯氣體室溫探測的傳感材料與器件

本項目將提供一款高品質的非晶 ZnTiSnO 微型半導體氣體傳感器，為一種具有納米材料特征的薄膜型氣體傳感器，用于可燃性氣體（特別是乙醇）的檢測。該半導體氣體傳感器具有下述優點：靈敏度高、選擇性好、響應快、穩定性好、抗干擾性強、可室溫工作、易于微型化、與微電子系統兼容，而且制作工藝簡單、組裝成本低、價格低廉。（1）半導體氣體傳感器件的核心材料為氣敏層，即非晶ZnTiSnO 薄膜，該材料質量如何直接決定了器件的性能。通過前期預研究，我們設計并合成了具有表面微納結構的絨面 a-ZnTiSnO 薄膜，如何進一步優化工藝參數，更加提升 a-ZnTiSnO 薄膜高質量，實現精確可控生長，依然是本項目擬解決的關鍵技術。（2）氣體傳感器的實用性在于器件參數的確立，因而，通過系統研究，建立非晶 ZnTiSnO 氣體傳感器各氣敏性能與氣體參數之間的定量關系曲線，特別是室溫工作條件下的定量關系，是本項目擬解決的關鍵技術。（3）為使氣體傳感器獲得廣泛應用，器件良好的穩定性至關重要。通過工藝優化、器件設計和封裝保護等措施，實現非晶ZnTiSnO 氣體傳感器的高穩定性和抗干擾性，使器件具有長的使用壽命，也是本項目擬解決的關鍵技術。制備出高質量非晶 ZnTiSnO 薄膜，具有均勻且均一的表面微納結構，絨度大于35%；薄膜與襯底附著力大于 21N。非晶 ZnTiSnO氣體傳感器性能指標：氣敏層尺寸 10~300μm，易于集成化；對可燃性氣體有高選擇性，其中對乙醇的敏感度最高；室溫工作條件下，對 100ppm 乙醇的響應度不低于 30；響應時間小于 1.8s，恢復時間小于 1.5s；穩定性好，有效使用壽命不低于3 年。理論與實驗相結合，揭示出 a-ZnTiSnO 氣體傳感器室溫氣敏性能和穩定性機理，建立理論模型，闡明器件的耐候性規律。研制出具有實用價值的高品質 a-ZnTiSnO 半導體氣體傳感器，建立一套非晶 ZnTiSnO 材料生長和器件制備的完整工藝，關鍵技術擁有自主知識產權。應用范圍：納米氧化銅產品廣泛應用于各類抗菌、抗紫外線、空氣凈化產品中，如抗菌保鮮膜、抗菌塑料、抗菌纖維、抗菌整理液、抗菌陶瓷、抗菌地板、抗菌紡織品、防嗮化妝品、室內甲醛治理等產品中。納米CuO應用前景催化劑：主要用于國防領域，作為復合固體推進劑的重要成分，用來調節推進劑燃耗性能。傳感器：納米氧化銅對外界環境的溫度，光，濕氣等十分敏感，并且可以提高傳感器的響應速度，靈敏度和選擇性。在超導，陶瓷，電極活性材料等領域作為一種重要的無機材料有廣泛的應用。用作玻璃，瓷器的著色劑，光學玻璃磨光劑，有機合成的催化劑，油類的脫硫劑，氫化劑。用于制造人造寶石及其它銅氧化物，用于人造絲的制造，以及氣體分析和測定有機化合物等。用于飼料中，提高銅的表觀消化率。用于抗菌劑，納米氧化銅具有清潔，高效，能耗低，污染小，被廣泛用于醫藥，紡織等領域。用于粒子助力制冷器節能，提高熱傳遞效率。降低冷凍機油的粘度。提高煙氣脫硝性能。應用范圍：橡膠工業中硫化活性劑，石油化工行業催化及添加劑，是汽車輪胎、飛機輪胎、工業電纜行業材料以及氧化鋅陶瓷；涂料油漆、透明橡膠、乳膠和塑料行業用，可增加產品強度和致密性、粘合性、光潔度；抗菌抑菌和除臭材料、醫藥衛生用殺菌材料、玻璃陶瓷殺菌自潔材料、醫藥行業殺菌敷料；電子工業和儀表工業、制造電器件、無線電、無線熒光燈、圖像記錄儀、變阻儀、熒光體；軍事工業：紅外吸收材料。五、納米氧化鋅分散液項目 Item 標準 Standard 氧化鋅(W/%) ZnO 4% 外觀 Exterior 乳白略顯黃色易流動液體 Milky white slightly yellow liquid PH 7.2 分散液氧化鋅含量可以根據需要在30%以下定制

浙江大學 2021-05-10

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