文档介绍：纳米技术制作火灾报警传感器的前景展望
...武警学院基础部邓玉良
...随着我的逐渐提高,保障人民的生命财产安全已成为消防工作中的突出问题,特别是近年来高层建筑的不断涌现,新产品新工艺新技术在生产生活中的广泛应用,用火用电逐年增多,导致火灾成因增加和火灾扑救难度加大,加重了消防灭火工作的负担。预防恶性火灾事故的发生,及早在火灾发生的初始阶段报警,成为消防工作的重中之重。面对日趋复杂多样的火灾形势,怎样利用日新月异的科技进步,开发更多更好更新的消防技术产品,是摆在我们消防工作者面前的一道紧迫课题。
.. 近些年来,纳米材料和纳米技术发展势头迅猛,由于纳米材料具有与传统晶体和非晶体材料完全不同的独特性质,使纳米材料和纳米技术在电子学、光学、化工、陶瓷加工、生物工程和医药学等领域得到应用,并相继取得重大进展。本文从纳米技术的角度探讨利用纳米的技术制作火灾报警传感器的机理和应用前景。
1纳米材料和纳米技术
...纳米粒子具有体积效应、表面效应和宏观量子隧道效应,使得纳米材料具有独特的光学性能、吸附性能、催化性能、机械性能和化学活性,这是纳米材料近二十年来得到世人瞩目的根本原因。
...对纳米材料的研究最初是从单相金属材料开始的,到目前已发展到对合金、化合物、金属—无机载体、金属—有机载体和化合物—无机载体、化合物—有机载体等复合材料以及纳米管、纳米纤维(或棒)等的研究和制备上。随着各种形式纳米材料的发现,其制备工艺也日趋多样化,常见的有真空蒸发冷凝法、球磨法、沉淀法、溶胶—凝胶法、水热反应法和热等离子体法,近年来又相继出现了脉冲电子沉积法、电弧蒸发法、激光高温烧结法、超临界流体的迅速扩张法、超重力法、辐射法、微乳液法及模板合成法等新工艺[1]。
...纳米技术是在纳米空间(—100nm)内研究电子、原子和分子运动规律及其特性,通过操纵单个原子、分子或原子团、分子团来制造具有特定功能的材料或器件。
2利用纳米技术制作火灾报警传感器
...研究表明,制作传感器是纳米材料最有前途的应用领域之一。目前传感器的小型化、微型化和智能化是其主要发展方向,国内外传感器研究逐步集中在开发新型敏感材料的选择性传感器上。在气体传感器领域,由于纳米材料粒度小,比表面积大,结晶表面催化活性强,极有可能开发出性能优良的气敏元件,存在巨大的研究开发价值和商业前景。以往的传感器由于尺寸大,可用经典物理很好地描述,随着传感器尺寸的微小型化,量子效应越来越起支配作用。从波动理论来看,尺寸大时发挥作用的是光波;而在量子效应起支配作用的范围内,发挥作用的将是德布罗意波。利用纳米粒子的电阻随周围环境中组成气体的改变而发生变化的特性,可将纳米材料制成敏感的探测装置,对气体进行检测和定量测量,有关这方面的工作目前已有一些报道。另外,纳米粒子便于喷涂和质量控制,易极化和转向,表现出较理想的电特性和动态特性,非常适用于瞬态信号的测量。
...根据不同的材料构成,用纳米材料制作的气敏元件可分为表面控制型和体控制型,以及由这两种类型构成的复合控制型。
...表面控制型气敏元件的传感机理是器件中的敏感体表面在正常的大气环境中,吸附大气中的活性气体氧气,O2以O-2、O2-2等吸附氧形式塞积在晶粒间的晶界处,造成高能垒状态,阻挡载流子运动,使半