氣敏傳感器在工業和民用領域的應用分析

蔡云翔 蔣國俊 劉曉宇 張寒玉 許江超

摘 要 社會是不斷發展的，人民的生活水平也在不斷提高，但是在科學技術不斷發展的同時，也引發了一些新的問題，工業的不斷發展加重了大氣污染，殘留了很多工業廢物，塑料袋的出現雖然極大的便利了人們的生活，但是也帶來了白色污染。我們生活中現在存在著很多看得見的或者看不見的毒物，在不斷影響我們的健康生活，因此，氣敏傳感器隨之出現了，它有效地阻礙了有害氣體對人體的入侵，讓人們生活得更加安全。比如煙霧報警器，氣體探測器等等，在我們的生活中都十分常見。

關鍵詞 氣敏傳感器;工業和民用;應用

引言

氣敏傳感器并沒有我們想象中的那么遙遠，并不是只在工業方面才進行使用，在我們的日常生活中也有很多家用型氣敏傳感器，其中我們用的最普遍的就是可燃性氣體氣敏傳感器。可以對我們所生活的地方進行方方面面的有害氣體的監測，為我們的健康保駕護航。隨著科學技術的不斷提高，氣敏傳感器的形式、結構和功能也越來越多樣化，有手推式、便攜式和固定式等。隨著人們對生活品質要求的提高，人們對氣敏傳感器的需求以及要求也會越來越高，所以為了順應市場的需求，氣敏傳感器會朝著個性化、專業化的方向發展。并且將會發揮它的穩定性、靈敏性等性能，將其廣泛應用于醫療、環保、化工等各個領域，為社會發展和人民健康做貢獻[1]。

1氣敏傳感器的發展狀況和技術水平

1.1 向低能耗、多功能、集成化方向發展

如今的氣敏傳感器發展比較快，主要原因是因為人們的安全意識提升，并且對生活質量有著更高的要求，還有就是各國政府對氣敏傳感器發展的支持，以及利用政策在市場上進行推動。所以，氣敏傳感器的發展得到了很大的進步。目前的氣敏傳感器大多會提高傳感器的靈敏度以及工作性能，降低傳感器的能耗，并且在降低成本的基礎上，把體積縮小。另外，會增強氣敏傳感器的可靠性，實現元件和應用電路的集成化以及多功能化[2]。

1.2 新氣敏材料與制作工藝的研究

目前，無論是工業還是民用領域，都對氣敏傳感器的要求越來越高，所以需要不斷加大對氣敏傳感器的研究力度。首先需要對有機、無機、生物等各種材料具備的特性以及互相之間的作用進行深刻的研究與分析，明確各類傳感器的工作原理，從而正確的選擇各類傳感器的敏感材料，靈活的運用各種加工技術，比如說微機械加工、微電子技術、光纖技術等，從而使傳感器的性能達到最優化。有機高分子材料的成本較低，并且容易兼容，所以成為當下被研究的重點。

1.3 新型氣敏傳感器的研發

隨著市場上各種新材料以及新工藝的出現，氣體傳感器得到了更大的進步，性能已經變得更加完善，并且價格比較低廉和容易操作。目前人們對環境問題愈發重視起來，為了保證氣敏傳感器能夠有效檢測到各種有毒、有害的氣體，還需要對傳感器進行研制。根據傳統的作用原理，可優先使用晶體材料，比如硅、石英等，并且采用更加先進的加工技術，研制新型的傳感器，比如光波導氣敏傳感器。如今，研發能夠同時監測多種氣體的全自動數字式的智能氣敏傳感器成為該領域的主要研究方向[3]。

1.4 生物芯片的開發應用

目前，硅技術與生物材料結合已經在人工智能研發方面起到了重要的作用，所以成為當下最熱的研究方向。

1.5 應用納米技術和藍牙技術

隨著工業和民用領域之間對生產和環境檢測的要求越來越高，以及需求量加大，納米技術被廣泛應用。采用碳納米管等可以作為氣敏傳感器的材料。納米傳感器具備以下優點：首先，具備較為龐大的界面，使得氣體的通透性強，提升了靈敏度。其次，降低了工作的溫度。藍牙技術是一種低成本的技術，并且以近距離的無線連接為基礎。利用藍牙技術可以實現通信以及信息交換，從而使得氣敏傳感器更加的便利。

1.6 MEMS技術

MEMS技術也就是微電子機械系統，它是建立在納米技術基礎上的一種先進的技術，主要是對納米材料進行加工、涉及以及測量和控制的技術。它可以將機械構件、光學系統等即成為一個整體單元的微型系統。這種系統不僅處理與發送信息，還能按照獲取的信息自主采取行動。該技術制造的傳感器，性能比較優異并且微型化，價格也比較低廉[4]。

2氣敏傳感器的分析

2.1 可燃性氣體氣敏傳感器

這種傳感器是目前需求量最大的一種傳感器，大多應用于油煙機以及泄漏報警器和空氣清新機等，并且已經形成了大批量的生產。被廣泛應用于工業以及家庭領域，比如說天然氣和其他可燃性氣體的檢測報警等。

2.2 一氧化碳和氫氣氣敏傳感器

這兩種氣敏傳感器在市場上的需求也比較高。一氧化碳氣敏傳感器大多應用于工業、環保、家庭等一氧化碳泄漏以及不完全燃燒的檢測。氫氣氣敏傳感器除了工業領域外，大多被用于家庭的煤氣泄漏檢測。氫氣氣敏傳感器相較于一氧化碳傳感器來說，價格更加便宜，并且靈敏度高，再加上我國煤氣管道中氫氣含量高，所以用于煤氣泄漏的檢測比較合適。

2.3 氧傳感器

這種傳感器的應用也比較廣泛，對于環保、醫療、交通等領域來說需求較大。將之應用于汽車，能夠對發動機點火和尾氣排放進行控制，從而提升汽車的性能，降低排氣的污染，對于環境的保護有著很大的作用。

3結束語

如今，傳感器正在向自動化方向發展。隨著對各種新型敏感材料的應用，以及對新技術的研發，傳感器正在飛速發展。本文主要提出了以上幾種常用的氣敏傳感器，這些傳感器在我們的日常生活中起到了很大的作用，但是隨著生活水平的提升，還需要不斷進行研發。我國需要不斷的研發新的技術，以及新的材料，根據市場需求，研發出更加先進的氣敏傳感器，從而滿足時代發展的要求。

參考文獻

[1] 王佳，王榮杰.我國氣敏傳感器專利現狀及發展趨勢分析[J].成都師范學院學報，2018，34（11）：102-111.

[2] 張晗.氣敏傳感器的研究進展[J].建材與裝飾，2018（5）：136-137.

[3] 宣天美，尹桂林，葛美英，等.納米ZnO氣敏傳感器研究進展[J].材料導報，2015，29（1）：132-136.

[4] 戴正飛，李越，蔡偉平.納米結構薄膜型氣敏傳感器的研究進展[J].物理，2014，43（6）：364-372.