【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 種光電導(dǎo)效應(yīng)可制出檢測(cè)光強(qiáng)度的光敏元件。 v 光敏材料主要用于光電二極管、光電池、光敏電阻器、紅外通信、火箭衛(wèi)星軌跡探測(cè)、導(dǎo)彈的制導(dǎo)定向與跟蹤以及紅外照相與偵察等。 壓力敏感陶瓷材料 v 利用陶瓷的壓電效應(yīng)，可制成壓力傳感器。當(dāng)壓電陶瓷元件在某一方向上感受應(yīng)力時(shí)，在相應(yīng)的電極接頭處，產(chǎn)生與這些應(yīng)力成比例的開路電壓。可見，根據(jù)壓電陶瓷的這種力敏特性，可將機(jī)械力轉(zhuǎn)換成電訊號(hào)加以檢測(cè)。用作壓力傳感器的壓電陶瓷有 BaTiO PbTiO3和 PbTiO3 PbZrO3系陶瓷等。 高分子敏感材料 v 利有高分子敏感材料可以制作溫敏、壓敏、力敏、熱敏、聲敏、氣敏、光敏、離子敏、生物敏等各種敏感元件。這種材料的主要特點(diǎn)是質(zhì)輕、透明、柔軟、易加工、成本低廉等。高分子敏感材料可分為導(dǎo)電性高分子材料、變換性高分子材料、生物傳感器用高分子材料、絕緣性高分子材料、高分子光纖等多種。v 導(dǎo)電性高分子材料主要有直接合成本身具有導(dǎo)電性的高分子材料和在高分子中摻入導(dǎo)電性物質(zhì)加以復(fù)合制成的高分子材料。前者的導(dǎo)電性是由于高分子中的主鏈有共軛體系或大分子的側(cè)鏈有電氣活性基團(tuán)所致。后者的導(dǎo)電性是大分子中加入導(dǎo)電性物質(zhì) (金屬、碳粉 )造成的。 v 高分子凝膠由具有彈性的交聯(lián)高分子網(wǎng)絡(luò)組成，有著固材料的機(jī)械強(qiáng)度，在網(wǎng)絡(luò)的間隙中能充滿液體，可保持濕潤(rùn)和柔軟，又能產(chǎn)生較為明顯的變形。凝膠的這種結(jié)構(gòu)決定了其在外界環(huán)境發(fā)生改變時(shí)可以改變形狀和大小。根據(jù)要求不同，高分子凝膠常做成凝膠小球或凝膠膜。它們能實(shí)現(xiàn)可逆變形，也能承受一定的靜壓力，這種流變特性與凝膠中流體的高摩擦性有關(guān)。v 對(duì)于凝膠球來說，具有可逆形變能力且用于生物物質(zhì)的工業(yè)分離中，使得分離效率大大提高，分離成本大大降低。v 對(duì)于凝膠膜來說，保持凝膠膜大小不變，那么膜內(nèi)的伸縮力會(huì)使膜孔發(fā)生脹大或縮小，從而改變膜的滲透性，這一機(jī)理應(yīng)用到了超濾膜的生產(chǎn)中，使超濾膜的功能大大提高。 葡萄糖敏感水凝膠就是其溶脹度能隨環(huán)境葡萄糖濃度改變而改變的水凝膠。葡萄糖敏感水凝膠可以多種形態(tài)用于可自我調(diào)控的胰島素可控釋放體系。糖敏水凝膠的另一個(gè)重要用途是做為葡萄糖傳感器的敏感元件。新型葡萄糖敏感水凝膠的研制可能為實(shí)現(xiàn)血糖的長(zhǎng)期連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)奠定基礎(chǔ)。作為葡萄糖傳感器的敏感元件主要是利用糖敏水凝膠在不同濃度葡萄糖下溶脹度的變化，再將這種變化轉(zhuǎn)化為電信號(hào)或光信號(hào)的變化，從而指示血糖濃度的變化。 溫敏水凝膠最傳統(tǒng)的應(yīng)用之一就是物質(zhì)的富集與分離，具有的優(yōu)點(diǎn)是：（ 1）水凝膠容易再生，可反復(fù)使用（ 2）耗能少，操作條件不苛刻（ 3）不會(huì)被濃縮或分離物質(zhì)中毒（ 4）可根據(jù)要濃縮和分離的生物物質(zhì)的分子尺寸或分子性質(zhì)測(cè)定凝膠的交聯(lián)密度和單體單元結(jié)構(gòu)。 凝膠之所以表現(xiàn)出明顯的壓敏性，首先是因?yàn)樗鼈兙哂袦孛粜?，另外還因其相轉(zhuǎn)變溫度隨壓力的增加而有所升高，于是，當(dāng)溫度不變時(shí)，如果常壓下處于收縮態(tài)的凝膠因?yàn)閴毫Φ脑黾佣蛊渌帨囟鹊陀谙噢D(zhuǎn)變溫度的話，凝膠將發(fā)生大幅度的溶脹，從而證實(shí)了凝膠溫敏性與壓敏性的內(nèi)在聯(lián)系。 水凝膠的光刺激溶脹體積變化是由于聚合物鏈的光刺激構(gòu)型的變化，即其光敏性部分經(jīng)光輻照轉(zhuǎn)變成異構(gòu)體。這類反應(yīng)為光異構(gòu)化反應(yīng)，而其光敏部分即為光敏變色分子，反應(yīng)常伴隨此類發(fā)色團(tuán)物理和化學(xué)性質(zhì)的變化如偶極矩和幾何結(jié)構(gòu)的改變，這就導(dǎo)致具有發(fā)色團(tuán)聚合物性能的改變。在紫外光輻射時(shí)，凝膠溶脹增重，而膨脹了的凝膠在黑暗中可退溶脹至原來的重量。這種水凝膠在電場(chǎng)的作用下可以快速?gòu)澫蛞粋?cè)電極，表現(xiàn)出很好的電場(chǎng)敏感性。 該傳感器是由一根光纖布拉格光柵和水凝膠包層組成。 根據(jù)水凝膠吸水體積膨脹以及液體中鹽濃度等影響，使得光纖布拉格光柵的反射波長(zhǎng)發(fā)生相應(yīng)移動(dòng)。記錄光纖光柵布拉格反射波長(zhǎng)的移動(dòng)量就可以得到被測(cè)鹽溶液的濃度變化。 圖 323 基于水凝膠的光纖光柵鹽度傳感器探頭結(jié)構(gòu)示意圖 v 試驗(yàn)中，以 NaCl溶液作為被測(cè)溶液，濃度范圍為 。測(cè)量結(jié)果如圖 324和圖 325所示。圖中可看到，隨著氯化鈉溶液濃度的升高，光纖光柵布拉格反射波長(zhǎng)的移動(dòng)量越來越大，氯化鈉溶液濃度達(dá)到 ，布拉格反射波長(zhǎng)移動(dòng)量達(dá)到。 圖 324 傳感器波長(zhǎng)移動(dòng)與鹽度變化關(guān)系 圖 325 光纖光柵傳感器輸出波長(zhǎng)隨鹽度變化曲線 高分子液晶材料v 高分子液晶材料作為一類新型的特種高分子材料，已經(jīng)以纖維、復(fù)合材料和注模制件等形式應(yīng)用于航空、航海和汽車中。 v 由于液晶能夠?qū)囟?、電?chǎng)、磁場(chǎng)、機(jī)械應(yīng)力或化學(xué)環(huán)境等訊號(hào)變成看得見的彩色圖樣，因此可以用來檢查材料內(nèi)部的缺陷和材料的均勻性。如無損探傷中所用的膽固醇型液晶膜，對(duì)溫度極為敏感，當(dāng)溫度變化時(shí)顏色隨之變化。這種用液晶作為溫度敏感元件的熱無損探傷法，已廣泛用于宇航、電子、醫(yī)學(xué)和化學(xué)等領(lǐng)域。v 聚合物分散液晶 (Polymer dispersed liquid crystal，簡(jiǎn)稱 PDLC)膜，是一種代表性的新型液晶高分子膜，具有電光響應(yīng)速度快、無泄漏、無需偏振片、制備工藝簡(jiǎn)單、可制成折疊式固態(tài)顯示器件等優(yōu)點(diǎn)，其在電光顯示方面具有很大的優(yōu)越性。 高分子氣敏材料v 氣敏材料的發(fā)展經(jīng)歷了由單一無機(jī)半導(dǎo)體向復(fù)合無機(jī)半導(dǎo)體、金屬有機(jī)半導(dǎo)體、共軛導(dǎo)電高分子、高分子 /無機(jī)（納米）復(fù)合材料的發(fā)展過程。高分子氣體傳感器又可分為電阻型、電容型、石英振子型、聲表面波型、濃差型和極限電流型等。 v 隨著納米材料的發(fā)展，出現(xiàn)了全新的一維線性材料 —— 碳納米管。碳納米管是一種具有優(yōu)異的力學(xué)、電學(xué)性能的新型納米材料 v /碳納米管復(fù)合物高分子 /碳納米管復(fù)合物可以提高碳納米管的氣體響應(yīng)靈敏度、回復(fù)性以及選擇性，簡(jiǎn)單化其制備工藝。v /炭黑、碳納米管復(fù)合物非導(dǎo)電高分子 /炭黑復(fù)合材料主要是通過復(fù)合物在被測(cè)氣體作用下發(fā)生一個(gè)可逆的膨脹，而引起材料自身電阻的改變來實(shí)現(xiàn)氣體的檢測(cè) 高分子濕敏材料 v 高分子濕度敏感材料與陶瓷型濕度敏感材料相比，具有量程寬、響應(yīng)快、濕滯小、制作簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為研究的重點(diǎn)。根據(jù)濕度傳感原理，高分子濕度敏感材料可分為電容型、電阻型、聲表面波型、光敏型等。 （ 1） 電