一種用於機電設備氣體傳感器的製備方法與流程
2023-08-01 09:45:01 2
本發明屬於機電傳感器領域，具體涉及一種機電設備氣體傳感器的製備方法。
背景技術：
隨著人民生活水平的不斷提高，人們在日常生活中對機電設備的需求越來越多，從交通工具到各種家用電器、計算機、印表機等已成為人們生活中不可缺少的機電產品。先進的機電設備不僅能大大提高勞動生產率，減輕勞動強度，改善生產環境，完成人力無法完成的工作，而且作為國家工業基礎之一，對整個國民經濟的發展，以及科技、國防實力的提高有著直接的、重要的影響，還是衡量一個國家科技水平和綜合國力的重要標誌。
隨著技術的不斷改進，傳統的機械設備進入了機、電結合的新階段，並不斷擴大其應用範圍。20世紀60年代開始，計算機逐漸在機械工業的科研、設計、生產及管理中普及，為機械製造業向更複雜、更精密方向發展創造了條件。機電設備也開始向數位化、自動化、智能化和柔性化發展，並進入現代設備的新階段。
機電設備分類。機電設備種類繁多，分類方法也多種多樣。《國民經濟行業分類與代碼》(gb/t4754--2002)中對機電設備有細緻的分類，這種分類方法常用於行業設備資產管理、機電產品目錄資料手冊的編目等。另外，機電設備按用途可分為三大類，即產業類機電設備、信息類機電設備和民生類機電設備。
氣體傳感器是一種將某種氣體體積分數轉化成對應電信號的轉換器。探測頭通過氣體傳感器對氣體樣品進行調理，通常包括濾除雜質和幹擾氣體、乾燥或製冷處理儀表顯示部分。目前氣體傳感器廣泛應用於機電設備上，因此氣體傳感器的敏感性和快速響應恢復性十分重要。
技術實現要素：
針對上述問題，本發明要解決的技術問題是一種用於機電設備氣體傳感器的製備方法，使得氣體傳感器具有非常好的敏感性和快速響應恢復性能。
為實現上述目的，本發明的技術方案為：一種用於機電設備氣體傳感器的製備方法，包括以下步驟：
步驟1：導電塑料pet-ito清洗，切割特定尺寸的pet-ito，用專用洗滌劑和無塵布對pet-ito基片進行搓洗，以去除基片上的各種油汙物，然後依次放入複合生物酶液、去離子水、丙酮、乙醇中，各超聲清洗10~20min；然後，用高純氮氣吹乾pet-ito，使乙醇蒸發，然後放入預處理腔中，持續通入高純氧氣，用等離子體轟擊基片8~24min；
步驟2：多孔結構ysz製備，稱取ysz和nio粉末，按質量比3~5∶1放入球磨機中，再加入一定量的分散劑和乙醇，使之充分混合，得到ysz漿料；將ysz漿料採用絲網印刷技術塗覆在導電塑料pet-ito表面，厚度為10~35μm，放入烘乾箱中烘乾；
步驟3：有機薄膜蒸鍍，把待蒸發的有機材料alq3和cupc放入相應的蒸發皿中，並用掩膜擋住，把烘乾後的導電塑料基片從預處理腔傳送到有機腔，將基片置於有機腔內的樣品託上，對準有機束源；
步驟4：對有機腔進行抽真空，當真空度達到所需數值時，調節蒸發爐溫控儀，增加蒸發溫度，對材料進行加熱，條件合適後，依次蒸鍍有機材料alq3、cupc，控制蒸鍍時間為30~90min，使之厚度分別為1~4μm、1~3μm；
步驟5：絲網狀金屬陰極製備，當各種有機薄膜蒸鍍完畢後，將基片取出，覆蓋絲網狀電極掩模板，隨後將基片送入金屬蒸鍍室，抽真空使氣壓保持在0.015~0.035mpa，進行金屬電極的蒸鍍，調節電流大小維持在5~10毫安，使cr∶al的蒸鍍比例為6∶1，得到厚度為3~9μm的cr∶al電極。
優選地，所述複合生物酶的成分為：菠蘿蛋白酶0.6~0.9g/l，多酚氧化酶0.1~0.8g/l，其餘為去離子水。
優選地，所述nio粉末的製備方法為稱取適量的ni(no3)2·6h2o和去離子水放入燒杯中充分溶解，在磁力攪拌的作用下用分液漏鬥緩慢滴入氨水，使之充分反應，滴定完畢後60~80℃水浴1~3h得到懸濁液，經離心機分離得到沉澱物，然後放入箱式爐中240~320℃保溫1~5h即可得到黑色的nio粉末。
優選地，所述磁力攪拌的轉速為100~200rpm。
優選地，所述步驟2中的分散劑選自硬質醯胺、氧化聚乙烯蠟、聚乙二醇、均聚物、氧化均聚物、乙烯－丙烯酸共聚物、乙烯－醋酸乙烯共聚物和低分子離聚物中的一種或者多種。
優選地，所述步驟4中的真空度為0.02mpa~0.08mpa。
優選地，所述步驟2中的烘乾箱溫度維持在60~90℃。
優選地，所述步驟2中的烘乾箱溫度維持在70~80℃。
本發明的有益效果在於：本發明提供一種用於機電設備氣體傳感器的製備方法，提高了氣體傳感器的敏感性和快速響應恢復性能，對co氣體的探測極限為3mg/l，對50mg/l的co靈敏度為45，響應時間為3s，對no2的最低檢測量0.1ppm濃度以下。
具體實施方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步的詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不限定本發明。
實施例1
一種用於機電設備氣體傳感器的製備方法，包括以下步驟：
步驟1：導電塑料pet-ito清洗，切割特定尺寸的pet-ito，用專用洗滌劑和無塵布對pet-ito基片進行搓洗，以去除基片上的各種油汙物，然後依次放入複合生物酶液、去離子水、丙酮、乙醇中，各超聲清洗10min；然後，用高純氮氣吹乾pet-ito，使乙醇蒸發，然後放入預處理腔中，持續通入高純氧氣，用等離子體轟擊基片8min；
步驟2：多孔結構ysz製備，稱取ysz和nio粉末，按質量比3∶1放入球磨機中，再加入一定量的分散劑和乙醇，使之充分混合，得到ysz漿料；將ysz漿料採用絲網印刷技術塗覆在導電塑料pet-ito表面，厚度為10μm，放入烘乾箱中烘乾；
步驟3：有機薄膜蒸鍍，把待蒸發的有機材料alq3和cupc放入相應的蒸發皿中，並用掩膜擋住，把烘乾後的導電塑料基片從預處理腔傳送到有機腔，將基片置於有機腔內的樣品託上，對準有機束源；
步驟4：對有機腔進行抽真空，當真空度達到所需數值時，調節蒸發爐溫控儀，增加蒸發溫度，對材料進行加熱，條件合適後，依次蒸鍍有機材料alq3、cupc，控制蒸鍍時間為30min，使之厚度分別為1μm、1μm；
步驟5：絲網狀金屬陰極製備，當各種有機薄膜蒸鍍完畢後，將基片取出，覆蓋絲網狀電極掩模板，隨後將基片送入金屬蒸鍍室，抽真空使氣壓保持在0.015mpa，進行金屬電極的蒸鍍，調節電流大小維持在5毫安，使cr∶al的蒸鍍比例為6∶1，得到厚度為3μm的cr∶al電極。
所述複合生物酶的成分為：菠蘿蛋白酶0.6g/l，多酚氧化酶0.1g/l，其餘為去離子水。
所述nio粉末的製備方法為稱取適量的ni(no3)2·6h2o和去離子水放入燒杯中充分溶解，在磁力攪拌的作用下用分液漏鬥緩慢滴入氨水，使之充分反應，滴定完畢後60℃水浴1h得到懸濁液，經離心機分離得到沉澱物，然後放入箱式爐中240℃保溫1h即可得到黑色的nio粉末。
所述磁力攪拌的轉速為100rpm。
所述步驟2中的分散劑選自硬質醯胺、氧化聚乙烯蠟、聚乙二醇、均聚物、氧化均聚物、乙烯－丙烯酸共聚物、乙烯－醋酸乙烯共聚物和低分子離聚物中的一種或者多種。
所述步驟4中的真空度為0.02mpa。
所述步驟2中的烘乾箱溫度維持在60℃。
實施例2
一種用於機電設備氣體傳感器的製備方法，包括以下步驟：
步驟1：導電塑料pet-ito清洗，切割特定尺寸的pet-ito，用專用洗滌劑和無塵布對pet-ito基片進行搓洗，以去除基片上的各種油汙物，然後依次放入複合生物酶液、去離子水、丙酮、乙醇中，各超聲清洗20min；然後，用高純氮氣吹乾pet-ito，使乙醇蒸發，然後放入預處理腔中，持續通入高純氧氣，用等離子體轟擊基片24min；
步驟2：多孔結構ysz製備，稱取ysz和nio粉末，按質量比5∶1放入球磨機中，再加入一定量的分散劑和乙醇，使之充分混合，得到ysz漿料；將ysz漿料採用絲網印刷技術塗覆在導電塑料pet-ito表面，厚度為35μm，放入烘乾箱中烘乾；
步驟3：有機薄膜蒸鍍，把待蒸發的有機材料alq3和cupc放入相應的蒸發皿中，並用掩膜擋住，把烘乾後的導電塑料基片從預處理腔傳送到有機腔，將基片置於有機腔內的樣品託上，對準有機束源；
步驟4：對有機腔進行抽真空，當真空度達到所需數值時，調節蒸發爐溫控儀，增加蒸發溫度，對材料進行加熱，條件合適後，依次蒸鍍有機材料alq3、cupc，控制蒸鍍時間為90min，使之厚度分別為4μm、3μm；
步驟5：絲網狀金屬陰極製備，當各種有機薄膜蒸鍍完畢後，將基片取出，覆蓋絲網狀電極掩模板，隨後將基片送入金屬蒸鍍室，抽真空使氣壓保持在0.035mpa，進行金屬電極的蒸鍍，調節電流大小維持在10毫安，使cr∶al的蒸鍍比例為6∶1，得到厚度為9μm的cr∶al電極。
所述複合生物酶的成分為：菠蘿蛋白酶0.9g/l，多酚氧化酶0.8g/l，其餘為去離子水。
所述nio粉末的製備方法為稱取適量的ni(no3)2·6h2o和去離子水放入燒杯中充分溶解，在磁力攪拌的作用下用分液漏鬥緩慢滴入氨水，使之充分反應，滴定完畢後80℃水浴3h得到懸濁液，經離心機分離得到沉澱物，然後放入箱式爐中320℃保溫5h即可得到黑色的nio粉末。
所述磁力攪拌的轉速為200rpm。
所述步驟2中的分散劑選自硬質醯胺、氧化聚乙烯蠟、聚乙二醇、均聚物、氧化均聚物、乙烯－丙烯酸共聚物、乙烯－醋酸乙烯共聚物和低分子離聚物中的一種或者多種。
所述步驟4中的真空度為0.08mpa。
所述步驟2中的烘乾箱溫度維持在90℃。
本發明提供一種用於機電設備氣體傳感器的製備方法，提高了氣體傳感器的敏感性和快速響應恢復性能，對co氣體的探測極限為3mg/l，對50mg/l的co靈敏度為45，響應時間為3s，對no2的最低檢測量0.1ppm濃度以下。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對於本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。