气体传感器的研究及发展方向

介绍了气体传感器的特性；根据气体传感器使用的气敏材料以及气敏材料与气体相互作用的效应不同，对气体传感器进行了分类；介绍了目前气敏元件的加工技术；论述了气体传感器的发展方向。     

粉末溅射平面薄膜型SnO2/CeO2酒敏元件性能测试

给出了SnO2/10?O2(0.4mm×0.6mm×0.4mm)元件的温耗特性曲线,研究了老化的温度和时间,研究了气敏电流Ig与气体浓度C的关系,并给出了一个普遍适用的规律.     

Sb掺杂对ZnO厚膜的电导和气敏性能的影响

用共沉淀的方法,制备了纤锌矿结构的ZnO及其掺Sb的ZnO纳米粉.X射线衍射(XRD)分析表明,当锑掺量小于5wt%时没有新相生成.纯ZnO和掺Sb的ZnO器件的气敏和电阻测试结果发现:不同的厚膜烧结工艺对气体的敏感性影响较大,并且掺Sb后ZnO的气敏性能有所提高,电导峰消失.从缺陷角度、XPS分析的结果进行了讨论,初步解释了锑的掺入导致电导变化和气敏性能提高的原因.     

过渡金属氧化物表面修饰氢气传感器

以SnO2系为敏感材料制备气敏元件,在元件的表面涂敷一层Fe2O3,MnO2或CuO掺杂的活性氧化铝修饰膜,有效地隔离并消除乙醇、烟雾、有机蒸气等杂散气体对元件的干扰.     

粉末溅射平面薄膜型SnO2/CeO2酒敏元件

介绍了用粉末溅射做出的两种平面薄膜型酒敏元件的工艺、芯片结构和基本参数测试的结果.     

电容式多孔硅湿敏元件初探

阐述了电容式多孔硅湿敏元件的制备方法,并且研究了它的湿敏特性.实验结果表明:电容式多孔硅湿敏元件的电容值随着湿度的增大而显著增大,在中湿区(43.16%RH～68.86%RH)容湿特性为线性,而且有较小的湿滞.     

低功耗甲烷气敏元件的制备及气敏性能研究

甲烷气体通常需要在较高的工作温度下工作,要达到这个工作温度区间,元件体电阻越大,功耗也就越大;要降低功耗,就要降低元件体电阻.本文所述元件是在SnO2敏感膜材料中掺入Pd,Sb2O3,Al2O3等添加剂,制成微珠式元件,从而大大降低了元件的体电阻,设计出一种低功耗CH4气敏元件.此种元件在低于150 mW的加热功率下,在5000×10-6的CH4气氛中灵敏度可达到3以上,响应时间小于10 s,且具有良好的选择性和稳定性.     

WO3基低浓度NO2气敏传感器的研究

分别采用改进前后的溶胶-凝胶法制备WO3纳米材料,制作成直热式球形气敏元件,对低浓度的NO2气体进行测试.结果表明,改进后的溶胶-凝胶法制备的WO3材料,粒径小,表面疏松,对低浓度甚至极低浓度的NO2气体有很好的灵敏度,响应恢复时间很快,选择性好,而且所有元件都在较低的工作电压下有最高的灵敏度,说明工作温度低有利于降低功耗.     

编者的话

湿度与水分是表征人类环境特征的重要参数,气体的测量也与人们的生产、生活密切相关,而新型气湿敏材料、元件和传感器则是现代分析仪器重要的组成部分。近几年来,随着现代科学技术的发展和人民生活水平的提高,对湿度、水分及气体的测量需求量越来越大,对气湿敏材料、元件、传感器的制作工艺、性能指标要求也越来越高。为了提高我国的     

气敏元件闭室测试中气体浓度变化的特征

给出了气敏元件反应放热率Prea的公式,并由此给出在闭室测试中气体浓度C随时间变化的微分方程.通过求解微分方程给出浓度C随时间变化的曲线,表明了气体的浓度衰减很慢,而由此带来的误差一般可以忽略.     

Effects of Atomic Oxygen Irradiation on Transparent Conductive Oxide Thin Films

作为一种功能薄膜,透明导电氧化物(TCO)薄膜在飞行器的抗原子氧(AO)涂层和太阳能电池领域有着巨大的应用价值。ZnO:Al(ZAO)和In2O3:Sn(ITO)薄膜是目前研究和应用最广泛的TCO。本文对ITO薄膜和ZAO薄膜进行了不同通量的AO辐照。通过对辐照前后样品的X射线衍射、扫描电镜及霍耳效应的表征及测试,研究了AO辐照对这两种TCO薄膜的结构、性能及电学特性的影响。研究表明AO辐照对ZAO薄膜表面有明显的侵蚀作用,但对其结构和导电性能没有明显影响。对于ITO薄膜,随着AO通量的增大,其载流子浓度逐渐下降从而导致了电阻率的提高,电阻率的最大变化达到了21.7%。     

纳米金属氧化物气敏薄膜的最佳晶粒尺寸和介观效应

纳米金属氧化物气敏薄膜存在灵敏度的最佳膜厚l*和最佳晶粒尺寸r0*,其值与材料和工艺有关.最佳晶粒尺寸的存在是一种新的介观效应,它来自晶粒尺寸缩小到一定程度时反映吸附氧负离子的Fermi统计失效;根据当晶粒尺寸缩小到特征长度rm时晶粒将保持电中性的Kubo理论对Fermi统计公式进行修正,从而给出了最佳晶粒尺寸r0*=2rm的结果,并用Kubo理论电子逸出功公式估算了rm与r0*的数值.     

UV Irradiation Effect on the Electrical Properties of ZnO Thermal Control Coating Pigment

Electron concentration and Hall mobility have been investigated in pure zinc oxide single crystals, while in the dark and under ultraviolet (UV) excitation. Mode of scattering in ZnO has been determined by studying the temperature dependence of various electrical parameters in the range from -170 to 120°C. It has been observed that the degradation to the crystals by UV irradiation is limited only to the surface layer and shows up only at relatively lower temperatures, which is in contrast to the degradation behavior in thin films and powders.     

浸渍-提拉法制备WO3薄膜的气敏性能研究

采用溶胶-凝胶方法制备WO3前驱液,利用浸渍-提拉法使其成膜。通过XRD分析了不同热处理温度对WO3晶体结构的影响,通过SEM图观察了不同提拉次数的WO3薄膜形貌。所得WO3薄膜的微观结构和气敏性能随提拉次数不同而有很大差异,提拉1次、2次的样品薄膜不连续,电阻过大,灵敏度无法测量;提拉3次成膜的样品电阻稳定,气敏性能最好,对NO2有很高的灵敏度。     

圆直管中离散孔超声速气膜冷却实验

以圆直管中的超声速高温燃气为主流,以常温氮气为气膜介质,用实验的方法研究了离散孔超声速气膜冷却规律,主流马赫数为2,射流马赫数分别为1,2,3.结果表明:射流流量是影响离散孔气膜冷却效果的最主要因素,提高吹风比或者增大孔径,都能显著提高气膜冷却效率;在实验工况下,冷却效率与吹风比和孔径的关系可以总结成实验关联式;射流喉部直径相同、流量相同情况下,射流马赫数对气膜冷却效果影响不大;在气膜孔附近,入射角为30°的射流比切向入射时的冷却效果差,在下流远离气膜孔位置,入射角为30°的射流冷却效果优于切向入射时.      

气、液组合膜流对壁面冷却效果的理论及试验研究

本文针对液膜及气膜组合流动的特点,提出了组合薄膜流动的“四层式流场物理模型”.根据所做简化、假设,对液膜区流场结构及冷却效果进行了理论计算,并通过分析方法,对其紧接的气膜段流动及冷却效果进行了理论预估.试验的结果表明:液膜段的理论计算与试验数据基本相符.并从试验中发现了液膜蒸干后气膜段冷却的一些特点.这对研究液体冷却时液膜及气膜组合流动的冷却效果提出了可行的途径.     

工质对毛细管内延展弯月面蒸发传热的影响

为分析工质对系统传热传质的影响,对薄膜传输模型进行了无量纲化求解,获得了弯月面薄膜区蒸发总传热量的近似解.结果表明:同样工况下不同工质的毛细蒸发特性有很大差别,其中理想蒸发量和汽化潜热是主要影响因素.理想蒸发量反映了工质的相变传质能力,而汽化潜热则影响其相变传热能力.通过研究可知:相比甲醇、戊烷等常用工质,氨具有较好的蒸发传输特性,因此采用氨工质的两相传输系统在性能上优于同温度范围其他工质.      

心形孔气膜冷却特性的数值模拟

为进一步提高航空发动机热端部件的冷却效率,提出了心形气膜冷却孔结构,利用数值模拟分析心形孔的流场特性和冷却特性,并通过与常规圆形孔计算结果的对比,揭示心形气膜孔强化冷却的物理机制.计算结果表明:与圆形孔相比,心形孔能有效抑制反向旋转涡对的生成,冷却气流的贴壁效果得到明显提高,同时心形孔的扩展出口结构使得冷却气流在展向上的分布更为均匀,展向平均气膜冷却效率得到显著提高;在吹风比为0.5~2.0内,心形孔的全局平均冷却效率相对于圆形孔分别提高了70.93%,246.94%,598.9%和879.07%;从热流比分布来看,心形孔在吹风比为1.5下的热流比值最低,表征在吹风比为1.5下心形孔对壁面的保护效果最好.      

TiN薄膜微结构激光加工特性的研究

利用光纤激光加工系统研究了两个激光加工参数(扫描速度和激光功率)对TiN薄膜加工特性的影响,并采用白光干涉仪分析了两组参数对加工直线槽的槽深、堆积高度和槽底表面粗糙度的影响趋势,通过对比分析,优化了加工参数。结果表明光纤激光器在加工TiN薄膜微结构上存在着效率高、精度高的优势。     

Optimization of cooling structures in gas turbines:A review

Attempts for higher output power and thermal efficiency of gas turbines make the inlet temperature of turbine to be far beyond the material melting temperature. Therefore, to protect the airfoil in gas turbine from hot gas and eventually prolong the lifetime of the blade, internal and film cooling structures with better thermal performance and cooling effectiveness are urgently needed.However, the traditional way of proceeding involves numerous simulations, additional experiments,and separate tr...