【正文】 研究模式識別的硬件化，使傳感器陣列實現(xiàn) 智能化 。 ? 繼續(xù)探究氣體敏感材料對待測氣體的 敏感機理 。同時，對電路進行優(yōu)化，研究高增益、低噪聲的 SAW驅動電路。 六、完全準確的實現(xiàn)對一定濃度范圍內(nèi)對有毒有害氣體甲、乙、丙醇以及甲烷和氫氣的定性識別，對甲、乙、丙醇的定量識別，平均誤差為 %；而對甲烷和氫氣的定量識別，平均誤差為 %。 三、 基于 PtDEB的傳感器單元則對有毒氣體 VOC顯現(xiàn)出很好的氣敏特性，基頻穩(wěn)定性好，重復性好，氣敏響應線性化，且 PtDEB對 VOC的探測極限可達 1 ppm。 電子科技大學 敏感材料與傳感器 課程組 制作 結 論 一、 通過對質(zhì)量敏感型聲表面波氣體傳感器的模擬仿真，發(fā)現(xiàn)隨著敏感薄膜厚度的增加，膜厚引起的頻率變化越大，且膜厚引起的頻率變化與膜厚成正比，符合 Sauerbrey公式。 ? 提出了將無機納米材料與聚炔材料 PDMEB制備 有機無機納米復合材料 ，實現(xiàn)對甲烷吸附和脫附速度的提高，并通過實驗和動力學理論得到驗證。 被測氣體 預測結果 期望結果 50%SVC 甲醇 70%SVC 甲醇 90%SVC 甲醇 50%SVC 乙醇 70%SVC 乙醇 90%SVC 乙醇 50%SVC 異丙醇 70%SVC異丙醇 90%SVC異丙醇 （ ， 0， 0） （ ， 0， 0） （ ， 0， 0） （ 0， ， 0） （ 0， ， 0） （ 0， ， 0） （ 0， 0， ） （ 0， 0， ） （ 0， 0， ） 最大識別誤差和平均識別誤差為： Εmax=% Ε ave=% 誤差較大，主要是甲、乙、丙醇的本身物理化學性質(zhì)都較相近， 對于傳感器的響應實時曲線也類似；此外傳感器的個數(shù)和數(shù)據(jù)也有待進一步的增加。m a x/jjC C C?）） m i nim a xim i niii VV/(VX(x ?電子科技大學 敏感材料與傳感器 課程組 制作 特征提取： ? 為了全面的獲得氣體傳感器原始動態(tài)的響應特性，采取動態(tài)信息與靜態(tài)信息相結合的參數(shù)選取方法，利用傳感器對不同氣體不但最后響應值大小不一樣，而且其響應速度也不一樣，提取特定氣體濃度下傳感器在響應時間為 t90時的響應值來表征傳感器的響應速度，從傳感器響應的數(shù)據(jù)曲線中提取 最大值 (max)來反應傳感器的靈敏度。 電子科技大學 敏感材料與傳感器 課程組 制作 基于 PDMEB有機無機復合薄膜的 QCM氣體傳感器對 1000ppm甲烷的響應擬合 100 0 100 200 300 400 500 600 700 80001020304050 Frequency shift (Hz)Time (s ) O ri g i n a l cu rv eF i t cu rv ef =3 7 . 5 8 7 9 5 (1 e x p (0 . 0 1 4 5 t ))R2=0 . 9 1 4 7 5f =9 0 9 2 1 . 0 2 e x p (0 . 0 1 9 2 t )+3 . 2 0 8R2=0 . 9 3 9 4 30 100 200 300 400 500505101520253035 Frequency shift (Hz)Time (s )f =1 6 3 6 e x p (0 . 0 1 7 4 t )+0 . 4 0 8 6R2=0 . 9 5 9 1 7f =2 8 . 1 8 9 (1 e x p (0 . 0 1 4 5 t ))R2=0 . 7 5 1 8基于 PDMEB/SnO2敏感膜對甲烷的吸附達到平衡時傳感器的頻 移量最大，達到 ，而基于 PDMEB/In2O3敏感膜對甲 烷吸附達到平衡時的頻移量為 ，也遠高于純聚合物材 料 PDMEB對 1000ppm甲烷吸附的頻移量 ，可見 SnO2 和 In2O3無機納米粒子的加入提高了對甲烷的響應值 。 4000 6000 8000 1000010018230100182351001824010018245100182501001825510018260100182651001827010018275 Frequencyy (Hz)T ime ( s) Q4 res po ns e t o chl oroform6. 7ppm13. 3ppm 20ppm 26. 7ppm 32. 3ppm 6. 7ppmai rai rai rai rai rLayerbylayer assembly carbon nanotubes thin film based gas sensors for ammonia detection. Sci China Ser FInf Sci， accepted 電子科技大學 敏感材料與傳感器 課程組 制作 氣體傳感器響應動力學研究 ?氣體傳感器對氣體的實時響應通?？梢钥醋鰹橐浑A時間響應。 ?可見適當?shù)募尤霟o機納米粒子后的有機無機聚合物材料不僅可能 使氣敏特性改善 ，還有可能使對氣體的 選擇性改變 。 電子科技大學 敏感材料與傳感器 課程組 制作 對 VOC的氣敏特性： ?實驗結果發(fā)現(xiàn)它們對對氯仿和丙酮都沒有氣敏特性。 A room temperature supramolecular based quartz crystal microbalance (QCM) methane gas sensor. Sensors and Actuators B 141 (2022) 104108 電子科技大學 敏感材料與傳感器 課程組 制作 備及氣敏特性 ?材料制備方法： 原位聚合和自組裝 電子科技大學 敏感材料與傳感器 課程組 制作 薄膜表面形貌表征： PDMEB/SnO2 PDMEB/In2O3 靜電自組裝碳納米管 復合薄膜的表面形貌 電子科技大學 敏感材料與傳感器 課程組 制作 室溫下對甲烷的氣敏特性 PDMEB/SnO2復合薄膜 對 CH4氣體的靈敏度最 高。 電子科技大學 敏感材料與傳感器 課程組 制作 ? 穴番結構： 具有空腔可調(diào)節(jié)、構象易變化、易化學修飾等特點 ,可通過對客體形成包封來識別客體分子 電子科技大學 敏感材料與傳感器 課程組 制作 穴番合成方法 ?常見有三種方法：（ i）模板法；（ ii）兩步法；（ iii）蓋帽法 電子科技大學 敏感材料與傳感器 課程組 制作 穴番 A的合成 ?二次三聚反應： H OOOv a n i l l i nOOOOOOOOO HOOO HOO( C H2)2O( C H2)2OO OOOOOO( C H 2)2OB r ( C H2)2 B rN a O H / E t O HN a B H4 H C O 2 Hc r y p t o p h a n e AM e O H電子科技大學 敏感材料與傳感器 課程組 制作 穴番 A敏感薄膜的制備： ?噴涂 電子科技大學 敏感材料與傳感器 課程組 制作 穴番 A噴涂前后 SAW諧振器的特性 噴涂穴番 A造成中心頻率下降 450 kHz，其差損變化 dB 電子科技大學 敏感材料與傳感器 課程組 制作 室溫下穴番 A對甲烷的氣敏特性： 對甲烷有很好的氣敏特性： 穩(wěn)定性，重復性好。 電子科技大學 敏感材料與傳感器 課程組 制作 旋涂 PtDEB膜前后 SAW諧振器的幅頻特性 涂膜前后頻率變化 300 KHz，差損變化 dB。 電子科技大學 敏感材料與傳感器 課程組 制作 室溫下 PDMEB對甲烷的氣敏特性： 0 500 1000 1500 2022 2500 3000 3500800956080095708009580800959080096008009610800962080096308009640 Frequency (Hz)Time ( s )N20. 5% C H4N20. 4% C H4N20. 3% C H4N20. 2% C H4N20. 1% C H4N20 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 501020304050 Frequency shift (Hz)Con cent ration of met han e (% )基于 PDMEB的氣體傳感器對甲烷具有較好的敏感特性， 響應較快，恢復較為完全，可逆性較好 電子科技大學 敏感材料與傳感器 課程組 制作 室溫下 PDMEB對 VOC氣敏特性： 對氯仿、丙酮和四氫呋喃沒有氣敏特性 而僅對醇類有響應 0 500 1000 1500 2022 250080114008011500801160080117008011800 3 3 . 3 p p m26 .7pp m2 0 p p m1 3 . 3 p p mM e O H6 . 7 p p m 3 3 . 3 p p m2 6 . 7 p p m2 0 p p mFrequency (Hz)T ime (*7s ) P DM E B6 . 7 p p mEtO H1 3 . 3 p p m0 200 400 600 800 1000 1200801115080112008011250801130080113508011400801145080115008011550 3 3 .3p pm2 6 .7p pm2 0 ppm1 3 .3p pm6 .7p pmFrequency (Hz）T ime (*7 s ) P DM E BIso propy l a lco holGas電子科技大學 敏感材料與傳感器 課程組 制作 氣敏機理： 孔洞吸附 紅外光譜證明： PDMEB薄膜與 CH4發(fā)生了一定的相互作用 電子科技大學 敏感材料與傳感器 課程組 制作 聚 （ 2三乙烷化磷 鉑 二乙炔苯） PtDEB的合成及氣敏特性 P tC lC l( C H 3 C H 2 ) 3 PP ( C H 2 C H 3 ) 3N H E t 2 / C u I2 0 o C , 6 hP t CP ( C H 2 C H 3 ) 3P ( C H 2 C H 3 ) 3C C CnSonogashira耦合反應 電子科技大學 敏感材料與傳感器 課程組 制作 紅外光譜表征： 在 2094 cm1處出現(xiàn)了較強的吸收峰，這是 C≡C的伸縮振動。 X 2 n N R 3 P d 0 / C u I 2 n N R 3 H X C C A r C C A r[ ] na )C C A r CM C Mn n X A r 39。 電子科技大學 敏感材料與傳感器 課程組 制作 三、傳感器單元的制備與氣敏測試 ? 敏特性 ? A傳感器單元的制備及氣敏特性 ? 氣敏特性 ? 電子科技大學 敏感材料與傳感器 課程組 制作 基于聚炔類敏感材料傳感器單元的制備及氣敏特性 優(yōu)點： 聚炔具有 π共軛結構的電子特征，可進行化學、電化學摻雜而顯示導電性，潛在的具有作為化學傳感器敏感材料的誘人前景 存在的問題： 溶解性欠佳，難以加工、摻雜 解決方案： ，使僵硬的聚乙炔鏈在一定 程度上“軟化” 。 傳感器 氣體的可逆吸附 表面敏感膜 氣體分子 VP CCK /?sv f