技術名稱 雲端存取環境二氧化氮氣體感測器
計畫單位 國立清華大學
計畫主持人 林鶴南
技術簡介
本技術製作高靈敏度奈米複合材料電阻式氣體感測晶片,並建構一台可攜式雲端存取環境二氧化氮氣體感測器。首先在矽晶片以黃光微影製作電極,然後以低溫化學製程,成長氧化鋅奈米柱,再以光還原法,在奈米柱表面成長奈米粒子並形成奈米複合材料。一個感測晶片上有兩個電極及奈米複合材料薄膜,利用紫外光活化感測模式,當二氧化氮分子吸附到感測薄膜,會使感測晶片電阻增加,進而可得知氣體濃度。將此感測晶片與紫外光發光二極體組成感測模組,搭配控制電路及藍芽通訊模組,形成一台可攜式氣體感測器。經由藍芽通訊模組連接手機,並利用應用程式記錄感測晶片電阻變化,便可得知周圍環境的二氧化氮濃度,而數據可上傳雲端資料庫。此感測器對二氧化氮偵測濃度範圍為5 ~ 1000 ppb,解析度為5 ppb,並可在高溫高濕環境工作,符合環境空氣品質監測規格要求,也可應用於製程監控等其他應用。此雲端存取二氧化氮氣體感測器正在環保署空品監測站進行場域測試及互相比對,同時也在新北市進行佈建測試。
科學突破性
我們製作了由金奈米粒子、氧化銅奈米粒子及氧化鋅奈米柱所組成的三元奈米複合材料,作為電阻式低濃度氣體感測材料,可在四吋晶圓上批量生產感測晶片。在大氣背景環境下,可測到5 ppb NO2,響應值約5%。經過約兩個月戶外場域測試,感測晶片展現高穩定性,可在高溫高濕戶外環境使用,具有很高的商品化價值。
產業應用性
可攜式氣體感測器可應用於空氣汙染防制產業及工廠製程監控產業,奈米複合材料製程技術可應用光觸媒抗菌塗料產業,環境氣體濃度數據分析技術可應用於大數據分析產業。
關鍵字 可攜式氣體感測器 電阻式氣體感測 氮氧化物感測 ppb濃度氣體感測 金屬氧化物奈米材料 奈米複合材料 手機操控 雲端存取 空氣品質監測 製程監控
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