采用Ni-Zr合金薄膜的柔性氢气传感器

ty10086 提交于 周四, 08/26/2021 - 12:53
文章英文标题
Flexible Hydrogen Sensor Using Ni-Zr Alloy Thin Film
正文
采用Ni-Zr合金薄膜氢敏传感器、柔性、Ni-Zr、PDMS、薄膜,通过旋涂和直流磁控溅射制备了三层$PMMA/Ni_{64}Zr_{36}/PDMS$型氢敏传感器。PDMS (聚二甲基硅氧烷)作为柔性基底,PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)薄膜沉积在$Ni_{64}Zr_{36}$合金层上,赋予传感器较高的氢选择性。所制备的传感器在高氢浓度( 99.9 % )下的氢传感能力和响应时间均表现出20 %的电阻变化,优于常规Pd基氢传感器,难以在高氢浓度环境下使用。在氢气浓度为5 %时,电的电阻约为1.4 %,这是一种类似于$Pd_{77}Ag_{23}$传感器的电阻。尽管采用低成本的$Ni_{64}Zr_{36}$合金作为主要传感元件,但在高浓氢气气氛下仍能获得与现有Pd传感器类似的性能。通过优化包括各层厚度和Ni-Zr合金薄膜成分的氢检测灵敏度,提出的Ni-Zr基氢传感器可以替代Pd基氢传感器。
文章内容(英文)
Flexible Hydrogen Sensor Using Ni-Zr Alloy Thin Filmhydrogen sensor;flexible;Ni-Zr;PDMS;thin film;A triple-layered $PMMA/Ni_{64}Zr_{36}/PDMS$ hydrogen gas sensor using hydrogen permeable alloy and flexible polymer layers is fabricated through spin coating and DC-magnetron sputtering. PDMS(polydimethylsiloxane) is used as a flexible substrate and PMMA(polymethylmethacrylate) thin film is deposited onto the $Ni_{64}Zr_{36}$ alloy layer to give a high hydrogen-selectivity to the sensor. The measured hydrogen sensing ability and response time of the fabricated sensor at high hydrogen concentration of 99.9 % show a 20 % change in electrical resistance, which is superior to conventional Pd-based hydrogen sensors, which are difficult to use in high hydrogen concentration environments. At a hydrogen concentration of 5 %, the resistance of electricity is about 1.4 %, which is an electrical resistance similar to that of the $Pd_{77}Ag_{23}$ sensor. Despite using low cost $Ni_{64}Zr_{36}$ alloy as the main sensing element, performance similar to that of existing Pd sensors is obtained in a highly concentrated hydrogen atmosphere. By improving the sensitivity of the hydrogen detection through optimization including of the thickness of each layer and the composition of Ni-Zr alloy thin film, the proposed Ni-Zr-based hydrogen sensor can replace Pd-based hydrogen sensors.
来源出处
Journal|[J]Korean Journal of Materials ResearchVolume 29, Issue 5. 2019. PP 297-303

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