使用Inkjet或EHD噴印技術(shù)在氣體傳感器MEMS微熱板上實(shí)現(xiàn)無掩膜高精度沉積氣敏材料

工業(yè)和科技的快速發(fā)展給我們的生態(tài)環(huán)境帶來*多嚴(yán)重污染。工廠排放的氣體，農(nóng)業(yè)，汽車排放的尾氣等越來越多，這些氣體中有毒有害，易燃易爆氣體不僅污染環(huán)境，而且危害人類的自身安全。如氮?dú)饪梢越Y(jié)合空氣中的NO_X和SO_X發(fā)生反應(yīng)并產(chǎn)生PM10和PM2.5顆粒。為能有效的防止惡性事件發(fā)生，環(huán)保、礦山、汽車、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域需要檢測(cè)性能高、體積小、功耗低的氣體檢檢測(cè)和分析儀器。

氣體傳感器是通過檢測(cè)環(huán)境中的氣體濃度并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)電信號(hào)輸出裝置，按原理分主要有電化學(xué)氣體傳感器，紅外光學(xué)氣體傳感器，諧振式氣體傳感器，半導(dǎo)體氣體傳感器。其中半導(dǎo)體傳感器能夠?qū)崟r(shí)對(duì)各種氣體進(jìn)行檢測(cè)及分析，并實(shí)現(xiàn)反饋控制，*適合在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、家庭等各種場(chǎng)合的應(yīng)用。用MEMS技術(shù)制作的微熱板式氣體傳感器具備靈敏度較高、體積小且造價(jià)成本低的特點(diǎn)，且成為氣體檢測(cè)儀器中**開發(fā)潛力的產(chǎn)品。

其中基于傳感器陣列的電子鼻系統(tǒng)在20世紀(jì)末被正式提出，它是一種模仿人工嗅覺的系統(tǒng)。近年來，電子鼻系統(tǒng)以其便攜、成本低、采樣及分析時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，在氣體檢測(cè)方面得到了廣泛的應(yīng)用，如：部分電子鼻系統(tǒng)能夠識(shí)別出多種惡臭氣體；目前使用傳感器陣列與一維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的方法可以識(shí)別出甲烷、一氧化碳、乙烯及兩種混合氣體等。

美國俄亥俄州立大學(xué)[1][3]驗(yàn)證MicroFab Inkjet噴墨打印技術(shù)（MicroFab Jetlab II，噴頭口徑50μm）是一種以微熱板平臺(tái)的形式在微型傳感器器件上沉積氧化錫納米顆粒的有用技術(shù)。與傳統(tǒng)的厚膜打印方法相比，這種沉積技術(shù)創(chuàng)造了一個(gè)開放的氧化膜微觀結(jié)構(gòu)，沒有大的氧化錫納米顆粒團(tuán)聚。對(duì)氧化錫納米顆粒、微球和微米級(jí)顆粒的甲烷和一氧化碳進(jìn)行的氣體傳感器測(cè)試表明，氧化物膜的顆粒尺寸、表面積和微結(jié)構(gòu)對(duì)傳感器的性能都*重要。與微球相比，納米顆粒具有相似的響應(yīng)和瞬態(tài)特性（響應(yīng)和恢復(fù)時(shí)間）。這兩種材料的性能都大大超過了氧化錫微米大小的粒子。打印的前后圖片如圖1-7所示。

▲ 圖1（a）打印前（b）打印后

▲ 圖2（a）打印前（b）打印后

▲ 圖3 打印策略（a）靜態(tài)集中式多滴沉積（b）分散式沉積

▲ 圖4 氧化膜的表層

▲ 圖5 氣體-電阻響應(yīng)

▲ 圖6 氣體傳感器的實(shí)物圖片

▲ 圖7 氣體傳感器的實(shí)物圖片

▲ 圖8 制作的PEDOT：PSS氣體傳感器的圖片

MicroFab 高精度納米材料沉積噴墨打印系統(tǒng) Jetlab Ⅱ

特點(diǎn)

• Inkjet噴墨打印技術(shù)，數(shù)字可控，高精度運(yùn)動(dòng)控制

• 具備校準(zhǔn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的定位打印

• 產(chǎn)生皮升體積液滴，液滴體積CV<1%，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的定量

• 打印效率高，噴頭頻率1-30kHz

• 配置有MicroFab應(yīng)用程序及PC，可進(jìn)行液滴的測(cè)量及觀測(cè)

• 材料適應(yīng)性強(qiáng)，適用多于500種的液體噴射，溶液粘度范圍1-30cps

• 可放大、觀察和測(cè)量打印的工件

• 噴頭可清洗，可重復(fù)使用

RUIDU EHD電流體動(dòng)力噴墨打印系統(tǒng) RD-EHDJET

特點(diǎn)

• 材料適用性、兼容性強(qiáng)，粘度適用范圍0.5~10000cps

• 液滴精細(xì)，≥0.5fL，可調(diào)可控

• 二套視覺觀測(cè)系統(tǒng)，涵蓋液滴調(diào)試、基材校準(zhǔn)、過程監(jiān)控、打印結(jié)果分析等功能

• 兼容不同類型噴頭，提供耗材支持

• 高分辨率圖案打印，點(diǎn)徑≥1μm，線寬≥0.5μm

• 多種打印模式：按需點(diǎn)噴、連續(xù)紡絲、電噴霧、任意分辨率和方向打印

睿度光電根據(jù)市面上常用的金屬氧化物的特性以及精準(zhǔn)可復(fù)現(xiàn)的打印需求，定制了對(duì)應(yīng)的自動(dòng)定位掃描功能的軟件，并且可以實(shí)現(xiàn)EHD技術(shù)和Inkjet技術(shù)綜合的平臺(tái)，增強(qiáng)了溶液的適用范圍，從而為客戶降低配置溶液的難度。

上海睿度光電RUIDU是

美國MicroFab在中國地區(qū)的合作伙伴，

專注于納米材料沉積噴墨打印系統(tǒng)

和涂層系統(tǒng)的定制化開發(fā)和生產(chǎn)，

為高?？蒲性核把邪l(fā)實(shí)驗(yàn)室提供系統(tǒng)的解決方案。

如有Inkjet、EHD、Ultra-sonic打印需求，

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