[科普中國]-氣敏材料家族 未來發(fā)展新材料

時代在飛速發(fā)展，科技也不例外，諸多高科技新型材料在人們?nèi)粘Ｉ钪谐霈F(xiàn)，氣敏材料便是其中之一。近幾年氣敏材料在傳感器上的廣泛應用使人們逐漸了解到氣敏材料的發(fā)展前景。那么，你對氣敏材料了解多少呢？

氣敏材料是一種新型功能材料，一般為多孔材料。當它接觸特定的氣體物質(zhì)時，這些材料的物理或化學性質(zhì)會發(fā)生較為顯著的變化。人們可以根據(jù)這些變化和這類敏感材料來檢測特定的氣體成分。

根據(jù)材料的不同氣敏材料可以分為無機氣敏材料、有機氣敏材料和有機/無機復合氣敏材料三大類。

1、無機氣敏材料

人們最早發(fā)現(xiàn)的無機氣敏材料是金屬氧化物，研究最多也最深入。SnO2、ZnO是金屬氧化物半導體氣敏材料的代表，它們屬于表面控制型半導體氣敏材料，有吸附和催化雙重效應。

2、有機氣敏材料

有機氣敏材料的主要代表為聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯以及它們的衍生物等導電聚合物。這類材料都屬于共軛型導電聚合物，他們的共同特點是分子內(nèi)具有線性共軛π電子體系，給自由電子提供了離域遷移條件。

3、有機/無機復合氣敏材料

復合氣敏材料的種類繁多復雜，常研究的有酞菁基系列、聚苯胺基系列、高分子/導電填充物復合材料系列等。

氣敏元件的制備方法有燒結法、薄膜和厚膜工藝。其中，燒結法是最早使用的制備方法，操作簡單，但不同批次的氣敏元件重復性差。濺射方法是制備薄膜的常用方法，通過濺射氣體轟擊靶材料，然后在襯底上沉積制備薄膜。制作厚膜傳感器的主要方法是絲網(wǎng)印刷。

不過，氣敏材料在推廣應用方面還存在著諸多困難，如制備方法和摻雜方式的不同對氣敏材料的性質(zhì)有極大的影響，但是并不能針對不同的材料選擇合適的制備方法，常用的是化學共沉淀和溶膠—凝膠法來制造氣敏材料；只可以檢測還原性氣體、氧化性氣體和揮發(fā)性氣體，對于其他氣體，尤其是有毒氣體，并沒有合適的檢測氣敏材料等等。

目前，氣敏材料研究已經(jīng)朝著氣敏材料納米化、開發(fā)可視化氣敏新材料以及仿生研究等新方向發(fā)展。

本文由石家莊藁城區(qū)興安鎮(zhèn)中學高級教師崔會欣進行科學性把關。

新華網(wǎng)科普事業(yè)部

科普中國-科學原理一點通

聯(lián)合出品

更多精彩內(nèi)容，請下載科普中國客戶端。

本作品為“科普中國-科學原理一點通”原創(chuàng)，轉(zhuǎn)載時務請注明出處