最智能的傳感器是什麼?納米傳感器的種類

2020-11-22 電子發燒友

最智能的傳感器是什麼？納米傳感器的種類

發表於 2018-03-21 14:34:00

當今科技的發展要求材料的超微化、智能化、元件的高集成、高密度存儲和超快傳輸等特性，為納米科技和納米材料的應用提供了廣闊的空間。

利用納米技術製作的傳感器，尺寸減小、精度提高、性能大大改善，納米傳感器是站在原子尺度上，從而極大地豐富了傳感器的理論，推動了傳感器的製作水平，拓寬了傳感器的應用領域。納米傳感器現已在生物、化學、機械、航空、軍事等領域獲得廣泛的發展。

納米傳感器

納米是一個長度單位，1納米是1米的10億分之一，相當於一根頭髮直徑的8萬分之一。納米科技是指在0．1～100納米尺度上研究物質的特性、相互作用以及利用這種特性開發相關產品的一門科學技術。

納米技術研究的是以控制單個原子、分子來實現設備特定的功能，是利用電子的波動性來工作的。研究和開發納米技術的目的，就是要實現對整個微觀世界的有效控制。

納米傳感器即是形狀大小或者靈敏度達到納米級，或者傳感器與待檢測物質或物體之間的相互作用距離是納米級的。

納米傳感器的種類

納米技術傳感器主要包括納米化學和生物傳感器、納米氣敏傳感器和其他類型的納米傳感器（壓力、溫度和流量等）

納米化學和生物傳感器

納米技術引入化學和生物傳感器領域後，提高了化學和生物傳感器的檢測性能，並促發了新型的化學和生物傳感器。因為具有了亞微米的尺寸、換能器、探針或者納米微系統，該種傳感器的化學和物理性質和其對生物分子或者細胞的檢測靈敏度大幅提高，檢測的反應時間也得以縮短，並且可以實現高通量的實時檢測分析。

利用納米材料製成極為靈敏的生物和化學傳感器，可以對癌症、心血管疾病等進行早期診斷；利用碳納米管和其他納米微結構的化學傳感器能夠檢測氨、氧化氮、過氧化氫、碳氫化合物、揮發性有機化合物以及其他氣體，與具有相同功能的其他分析儀相比，它不僅尺寸要小而且價格也便宜。

在納米生物傳感器中，按照材料的不同結構，有納米顆粒、納米線、多孔納米結構和納米光纖及納米級微加工器件都獲得了成功的應用。

納米氣敏傳感器

氣敏傳感器上和敏感氣體接觸的表面附著了一層納米塗層作為敏感材料，用於改善傳感器的靈敏度和性能。

用零維的金屬氧化物半導體納米顆粒、碳納米管及二維納米薄膜等都可以作為敏感材料構成氣敏傳感器。

納米氣敏傳感器的研究中，主要方向之一是在氣體環境中依靠敏感材料的電導發生變化來製作氣敏傳感器。在這些納米敏感材料中加入貴重金屬納米顆粒（例如Pt和Pd） ，大大增強了選擇性，提高了靈敏度，降低了工作溫度。

納米氣體傳感器另一個主要方向是用多壁碳納米管制作氣敏傳感器。碳納米管獨特的性質及製備工藝得到了廣泛的研究，而多壁碳納米管具有一定的吸附特性，由於吸附的氣體分子與碳納米管發生相互作用，改變其費米能級引起其宏觀電阻發生較大改變，通過檢測其電阻變化來檢測氣體成分，可用作氣敏傳感器。

其他類型納米傳感器

（1）電阻應變式納米壓力傳感器，這種電阻應變式納米膜壓力傳感器，測量精度和靈敏度高、體積小、重量輕、安裝維護方便，可穩定和可靠的測量壓力參數。

（2）利用一些納米材料的巨磁阻效應，已經研製出了各種納米磁敏傳感器

（3）在光纖傳感器基礎上發展起來的納米光纖生物傳感器，不但具有光纖傳感器的優點，而且由於這種傳感器的尺寸只取決於探針的大小，大大減小了測微傳感器的體積，響應時間大大縮短，滿足了測量要求實現的微創實時動態測量。

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