Сенсор з взаємопроникними електродами “поверхневий”

1. Сенсор з взаємопроникними електродами у вигляді взаємопроникних гребінок з контактами, виконаний з сенсорного матеріалу, що розташова 3 61212 Взаємопроникні електроди виготовлені шляхом напилення золота у верхній шар. Взаємопроникні гребінки електродів виконані товщиною h=200 мкм та міжелектродною відстанню d-250 мкм і кількістю контактів 25 для кожного електрода. Технічний результат вбачається в підвищенні швидкості і чутливості відклику сенсора на дію агента, оскільки металеві електроди наносять на сенсорний матеріал будь-яким методом. Сенсорний матеріал розміщується на твердій підкладці (у випадку, якщо сенсорний матеріал жорсткий, тверду підкладку можна не використовувати), металеві електроди наносять на сенсорний матеріал будь-яким доступним методом (наприклад, напиленням, фотодруком, тисненням і т.д.), і надалі поверхневий сенсор із взаємопроникними електродами, які нанесені на сенсорний матеріал зверху, вносять в атмосферу парів розчинників та визначають зміну електрофізичних характеристик поверхні сенсорного матеріалу шляхом вимірювання електроопору між електродами на постійному струмі, тому завдяки запропонованому розміщенню взаємопроникних електродів на поверхні сенсорного матеріалу, а не під сенсорним матеріалом як у прототипі, відклик на дію агента відбувається з високою швидкістю і чутливістю. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де наведено сенсор з трьома шарами. Тверда підкладка Ш1 є нижнім шаром сенсора, сенсорний матеріал Ш2 є середнім шаром сенсора, взаємопроникні електроди у вигляді гребінців з взаємопроникними контактами Ш3 є верхнім шаром сенсора. Робота з поверхневим сенсором, що заявляється, полягає в наступному. Сенсорним матеріалом служив відомий електропровідний органонеорганічний полімерний матеріал (OHM) [3] на основі реакційноздатних органічного і неорганічного складових. OHM містив як органічний компонент уретановий ізоціанатвмісний олігомер (УО) та ізоціанатвмісний модифікатор (IМ), в співвідношенні 4 1:1, і як неорганічний компонент Na-сіль полікремнієвої кислоти при співвідношенні, %: - органічний ізоціанатвмісний компонент -70; - неорганічний компонент -30. Поверхневий сенсор готовили наступним чином. Сенсорний матеріал у вигляді реакційної суміші наносили на тверду керамічну пластину Ш1 і отверджували у середньому шарі Ш2. Взаємопроникні електроди із золота напилювали зверху у верхньому шарі Ш3 на отверджений шар сенсорного матеріалу у середньому шарі Ш2. Сенсор за прототипом готовили таким чином. Взаємопроникні електроди напилювали у середньому шарі Ш2 на керамічну пластину Ш1 і потім зверху у верхній шар Ш3 наносили шар реакційної суміші сенсорного матеріалу і отверджували. Таким чином сенсорний матеріал у верхньому шарі Ш3 був розміщений зверху електродів у середньому шарі Ш2. Вимірювали опір сенсорного матеріалу в атмосфері повітря з вологістю 45 % при температурі 25 ± 1 °С і напрузі на електродах 100 В (R0), а також в насичених парах розчинників в закритому об'ємі (Rпари). Сенсори вносили в закритий об'єм з насиченими парами розчинника і вимірювали відносну зміну опору органо-неорганічного матеріалу Rпари,/R0) (%), яку приймали за чутливість сенсора. Час відклику t фіксували у момент, коли величина Rпари,/R0 (%) набувала сталого значення. Після чого сенсор виймали з парів і витримували в атмосферних умовах до вихідного стану. Цикл повторювали 3 рази. Визначення часу відклику та чутливості сенсорів за зміною відносного опору Rпари,/R0 (%) проводилось для 5 класів розчинників: ароматичних вуглеводнів (толуол), нафтенових розчинників (бензин), кетонів (ацетон), одноатомних спиртів (етиловий спирт) і хлорзаміщених вуглеводнів (хлороформ). Значення чутливості та часу відклику запропонованого сенсора та сенсора за прототипом, а також класи та найменування розчинників наведені в таблиці. Таблиця №п/п Типи сенсорів 1 Сенсор із взаємопроникними електродами 2 Хімічний сенсор зa прототипом Назви та типи розчинників Значення чутливості, визначені по Rпари,/R0 (%) - верхній рядок час відклику t. сек - нижній рядок Толуол Бензин Ацетон Етиловий спирт Хлороформ 90 40 250 2200 1200 80 90 40 30 60 1200 500 300 450 З таблиці випливає, що запропонований сенсор із взаємопроникними електродами, який нанесений зверху на відомий сенсорний матеріал, має значно вищі показники чутливості до парів розчинників і набагато коротший час відклику, ніж відомий, в якому сенсорний матеріал розміщений зверху електродів. Чутливість до парів розчинників поверхневого сенсора, що заявляється, який нанесений на відомий сенсорний матеріал, лежить у межах від 40 до 2200 %, тоді як у прототипі з нанесеним на нього відомим сенсорним матеріалом ця величина лежить в межах від 0 до 18 %. Час відклику t поверхневого сенсора, що заявляється, до дії парів розчинників складає від 30 до 90 с і є значно менший порівняно з прототипом (від 300 до >1200 с). Дані таблиці показують, що поверхневий сенсор, який заявляється, є більш чутливим до усіх 5 61212 представлених типів розчинників з набагато швидшим відкликом у порівнянні з прототипом. Джерела інформації: 1. United States Patent (11) US005958340A, 28.09.1999, U.S. Patent documents №09/091000,05.01.1998. Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 6 2. United States Patent (11) US007032448B2, 25.04.2006, U.S. Patent documents № 10/797117, 11.03.2004. 3. Патент на корисну модель (11) 37256, 25.11.2008 Бюл. 22, Заявка № u 2008 06727, 16.05.2008. Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601