傳感器材料介紹

傳感器材料是傳感器技術(shù)的重要基礎,是傳感器技術(shù)升級的重要支撐。隨著(zhù)材料科學(xué)的進(jìn)步,傳感器技術(shù)日臻成熟,其種類(lèi)越來(lái)越多,除了早期使用的半導體材料、陶瓷材料以外,光導纖維以及超導材料的開(kāi)發(fā),為傳感器的發(fā)展提供了物質(zhì)基礎。例如,根據以硅為基體的許多半導體材料易于微型化、集成化、多功能化、智能化,以及半導體光熱探測儀器有靈敏度高、精度高、非接觸性等特點(diǎn),發(fā)展紅外傳感器、激光傳感器、光纖傳感器等現代傳感器在敏感材料中,陶瓷材料、有機材料發(fā)展很快,可采用不同的配方混合原料,在精密調配化學(xué)成分的基礎上,經(jīng)過(guò)高精度成型燒結,得到對某一種或某幾種氣體具有識別功能的敏感材料,用于制成新型氣體傳感器。此外,高分子有機敏感材料,是近幾年人們極為關(guān)注的具有應用潛力的新型敏感材料,可制成熱敏、光敏、氣敏、濕敏、力敏、離子敏和生物敏等傳感器。傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展,也促進(jìn)了更新型材料的開(kāi)發(fā),如納米材料等。美國NRC公司已開(kāi)發(fā)出納米ZrO2氣體傳感器,控制機動(dòng)車(chē)輛尾氣的排放,對凈化環(huán)境效果很好,應用前景比較廣闊。由于采用納米材料制作的傳感器,具有龐大的界面,能提供大量的氣體通道,而且導通電阻很小,有利于傳感器向微型化發(fā)展，隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步將有更多的新型材料誕生。

在發(fā)展新型傳感器中，離不開(kāi)新工藝的采用。新工藝的含義范圍很廣，這里主要指與發(fā)展新興傳感器聯(lián)系特別密切的微細加工技術(shù)。該技術(shù)又稱(chēng)微機械加工技術(shù)，是近年來(lái)隨著(zhù)集成電路工藝發(fā)展起來(lái)的，它是離子束、電子束、分子束、激光束和化學(xué)刻蝕等用于微電子加工的技術(shù)，目前已越來(lái)越多地用于傳感器領(lǐng)域，例如濺射、蒸鍍、等離子體刻蝕、化學(xué)氣體淀積、外延、擴散、腐蝕、光刻等，迄今已有大量采用上述工藝制成的傳感器的國內外報道。智能材料是指設計和控制材料的物理、化學(xué)、機械、電學(xué)等參數，研制出生物體材料所具有的特性或者優(yōu)于生物體材料性能的人造材料。有人認為，具有下述功能的材料可稱(chēng)之為智能材料：具備對環(huán)境的判斷可自適應功能具備自診斷功能具備自修復功能 具備自增強功能或稱(chēng)為時(shí)基功能。

生物體材料的最突出特點(diǎn)是具有時(shí)基功能，因此這種傳感器特性是微分型的，它對變分部分比較敏感。反之，長(cháng)期處于某一環(huán)境并習慣了此環(huán)境，則靈敏度下降。一般說(shuō)來(lái)，它能適應環(huán)境調節其靈敏度。除了生物體材料外，最引人注目的智能材料是形狀記憶合金、形狀記憶陶瓷和形狀記憶聚合物。