有机传感器敏感材料之一——有机热敏元件材料

有机敏感材料响应的刺激可分为物理刺激和化学刺激(化学物质),前者是电磁、光、射线、热、压力等,后者是化学物质。理想的敏感材料即是将这些刺激转换成与其相应的电性能。

  过去敏感材料以无机材料为中心,但近年来有机敏感材料的重要性增加了,原因是用无机材料难以实现的敏感元件,有希望用有机敏感材料实现。但是,无机和有机敏感材料不存在竞争问题,它们是互补关系。

  有机敏感材料按功能分类如下:

  

1.jpg

  有机敏感材料响应的刺激可分为物理刺激和化学刺激(化学物质),前者是电磁、光、射线、热、压力等,后者是化学物质。理想的敏感材料即是将这些刺激转换成与其相应的电性能。敏感元件不仅可以用单一材料构成,也可通过符合某一种类的敏感材料构成敏感元件。以敏感元件功能为目的而进行材料设计、合成已成为趋势。表1和表2列出目前敏感元件的功能材料,其中除有机材料外,还包含有机和无机复合材料。

2.jpg

  表1 物理敏感元件的有机材料

3.jpg

表2 化学敏感元件的有机材料

  今天,传感器专家网小编为大家介绍有机敏感材料中的有机热敏元件材料。

c75c10385343fbf2a5efd62cb77eca8064388ff9.jpg

热敏电阻器

  1.塑料热敏电阻

  有机半导体具有陶瓷半导体的温度-电阻特性,故可用作NTC(负温度系数)热敏电阻。特别是,在热塑性塑料中掺入导电载流子的半导体塑料,可制成任意形状,并有可挠性等优点。用这种塑料构成的塑料热敏元件可分为三类:①离子传导型塑料热敏电阻;②电子传导型塑料热敏电阻;③电介质型塑料热敏电容。离子传导型是将NMQB离子载流子掺入聚氣乙烯树脂(PVC)等材料中,从而构成离子导体,当通电时,由于法拉第定律而发生物质位移。因此,通常用外加交流电抑制因物质位移产生的效应。电子传导型是将NaTCNQ等电子和空穴载流子物质掺入PVC或聚氨甲酸脂等材料中制作而成,它跟离子传导型不同,可在外加直流电的情况下使用。电介质型是指尼龙系塑料等材料,利用其介电常数对温度的依赖性构成热敏电容。

  和陶瓷热敏电阻相比,塑料热敏电阻有阻抗髙(约109Ω•cm)、容易进行电路处理、自身发热产生的误差小和电阻温度系数大(7%〜9%)等优点,用于温度控制可获得髙精度。利用塑料的成型性和可挠性制作的线状热敏电阻,使敏感元件由点状发展到线状,线状塑料热敏电阻可用作电毛毯的感温线等。

  2.塑料PTC热敏电阻

  导电粒子掺人晶态高分子中,即可构成PTC(正温度系数)热敏电阻。若碳黑粒子掺人聚乙烯、聚丙烯、乙烯基醋酸盐共聚物等高分子晶体中,则熔点附近电阻变化显著。原因是,高分子晶体在熔点时体积急剧增大,碳粒子间的距离增加,从而电阻增大,如下图所示。这种热敏电阻可用作自身温度控制型面状发热体,从玻璃软化点到熔点附近是PTC热敏电阻,其作用是发热,在熔点附近阻抗变大,可自控发热温度。

4.jpg

  图 塑料PTC热敏电阻的特性

  3.热释电型红外线敏感元件

  将热(红外线)能转换为电能的热释电性温度敏感元件,称热释电型红外线敏感元件。PVF2是热释电型红外线敏感材料,它是具有(CH2-CF2n链的结晶度为30%〜50%的氟树脂,有耐腐蚀、耐热、耐药物、耐磨损等优点。热释电性指数p/cvε(是热释电系数,cv是体积比热,ε是介电常数)越大,输出电压的灵敏度越髙。p/cvε大的PVF2,在制造时,用单轴低温延伸法制作β晶体膜,然后在两面蒸上电极,并在100°C左右加500-1000kV/cm电场15〜120min,以使材料极化。PVF2的特点:具可挠性,易成薄膜、大面积化;p/cvε大,电压灵敏度高;热扩散系数、空间分辨率髙。

参与评论已发布评论0

0/500

发表评论

推荐阅读