Способ изготовления датчика влажности

Авторы патента:

G01N27/00 - Исследование или анализ материалов с помощью электрических, электрохимических или магнитных средств (G01N 3/00-G01N 25/00 имеют преимущество; измерение переменных электрических или магнитных величин и исследование электрических или магнитных свойств материалов G01R)

B82B1/00 - Наноструктуры

Владельцы патента RU 2579807:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова" (RU)

Изобретение относится к нанотехнологиям, а именно к области использования графена (мультиграфена) и может найти широкое применение для изготовления датчиков влажности резистивного типа, применяемых в радиотехнике, электронной промышленности, энергетике и сельском хозяйстве. Способ изготовления датчика влажности заключается в том, что на медную фольгу осаждают пленку мультиграфена. Затем вырезают из нее заготовку датчика нужной формы и размеров, к местам расположения контактов на заготовке приклеивают стеклянную подложку и сверху наносят защитный слой требуемой формы. Далее стравливают фольгу с незащищенных участков, промывают и высушивают заготовку, а также удаляют защитный слой с электрических контактов. Техническим результатом является простота изготовления датчика, высокая точность и стабильность работы, линейная характеристика датчика, а также высокая надежность использования. 2 ил.

Изобретение относится к нанотехнологиям, а именно к области использования графена (мультиграфена), и может найти широкое применение для изготовления датчиков влажности резистивного типа, применяемых в радиотехнике, электронной промышленности, энергетике и сельском хозяйстве.

Известны влагочувствительные композиции на основе полимеров для изготовления датчиков влажности емкостного типа. Так, например, влагочувствительные композиции на основе ацетата целлюлозы используются в преобразователе “Hygrocor” фирмы CORECT. Диапазон измерения влажности 0-98% при 0-70°C, при относительной влажности воздуха 75% погрешность не более 2%, гистерезис 1%.

Известна также полимерная влагочувствительные композиция на основе полиамида, используемая в преобразователе “Testoterm” фирмы “Hygrotest” (ФРГ). Диапазон измерений влажности 0-98%, однако, при средней погрешности 2% измерения при влажности более 90% имеют погрешность до 6%.

Основным недостатком известных емкостных преобразователей является существенное увеличение погрешности измерений в атмосфере с высокой влажностью.

Наиболее близким по технической сущности является ПОЛИМЕРНАЯ ВЛАГОЧУВСТВИТЕЛЬНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ДАТЧИКОВ ВЛАЖНОСТИ РЕЗИСТИВНОГО ТИПА (патент РФ №2109778), включающая азотсодержащий полимер следующего состава, мас. %: полиамидоимид - 52,3-58,5; полиэтиленгликоль - 41,5-47,7.

Недостатком прототипа является невысокая стабильность работы датчика при больших перепадах влажности и температуры окружающей среды, а также высокая инертность датчика.

Цель изобретения состоит в обеспечении стабильности датчика при работе в условиях широкого диапазона изменения влажности и температуры.

Технический результат состоит в снижении погрешностей измерения, уменьшении инертности датчика, линеаризации его характеристики, обеспечении высокой температурной стабильности и высокой надежности использования.

Технический результат достигается за счет того, что на медную фольгу осаждают пленку мультиграфена, вырезают из нее заготовку датчика нужной формы и размеров, к местам расположения контактов на заготовке приклеивают стеклянную подложку и сверху наносят защитный слой требуемой формы, стравливаю фольгу с незащищенных участков, промывают и высушивают заготовку, а также удаляют защитный слой с электрических контактов.

С использованием способа получают датчик влажности, который содержит подложку, на которой установлена мультиграфеновая пленка, заданной формы и размеров, на окончаниях которой размещена пара электрических контактов. Пленка мультаграфена содержит, по крайней мере, 2 слоя графена. Подложка может быть выполнена из стекла.

Новизной изобретения является использование мультиграфена (не менее 2 слоев графена) для измерения влажности окружающей среды, которое обеспечивает прямо пропорциональную характеристику изменения сопротивления датчика в зависимости от изменения влажности окружающей среды и высокую температурную стабильность.

Краткое описание чертежей

На Фиг. 1 представлен общий вид датчика измерения влажности. На Фиг. 2 показан график относительного изменения активного сопротивления датчика в зависимости от относительной влажности (RH) и времени.

Осуществление изобретения

Датчик содержит подложку 1, на которой размещена мультиграфеновая пленка 2. На окончаниях пленки установлены металлические электроды 3.

Для изготовления датчика на медную фольгу из газовой среды методом CVD осаждают несколько слоев графена, по крайней мере, 2 слоя. Для снижения чувствительности датчика количество слоев увеличивают.

Далее из фольги вырезают требуемой формы и размеров заготовку датчика.

После этого окончания заготовки, к которым будут крепиться электрические контакты, приклеивают к стеклянной подложке и сверху наносят защитный слой.

Процесс изготовления датчиков заканчивается стравливанием фольги с незащищенных участков заготовки, ее промывкой, высушиванием и удалением защитного слоя с электрических контактов.

Изготовленный датчик (см. Фиг. 1) размещают в среде, в которой необходимо контролировать влажность, и подводят к электрическим контактам 3 ток заданной силы. В зависимости от текущей влажности окружающей среды устанавливается определенное сопротивление мультиграфеновой пленки 2, которое изменяет значение тока, и по которому определяют абсолютное или относительное значение влажности окружающей среды.

В 2014 году Заявитель изготовил мультиграфеновый датчик влажности и провел ряд экспериментов, при осуществлении которых в качестве эталона использовался промышленный датчик влажности HIH-4000 производства компании «Honeywell».

В результате экспериментов получен график (см. Фиг. 2) относительного изменения активного сопротивления датчика в зависимости от относительной влажности (RH) и времени, за R₀ взято значение сопротивления датчика при RH 20%.

При проведении экспериментов Заявителем установлено, что:

- при увеличении количества слоев мультиграфена чувствительность датчика падает;

- с увеличением влажности сопротивление мультиграфеновой пленки возрастает;

- датчик сохраняет работоспособность после намокания;

- датчик имеет высокую стабильность при значительных вариациях температуры окружающей среды.

Положительными техническими эффектами от использования изобретения являются:

- простота изготовления датчиков, невысокая стоимость изготовления и возможность налаживания массового серийного производства;

- повышение точности измерения благодаря обеспечению высокой температурной стабильности;

- снижение инертности датчика, выражающейся в повышении оперативности измерения влажности окружающей среды;

- линеаризация характеристики датчика в результате обеспечению прямо пропорциональной зависимости сопротивления датчика от влажности окружающей среды;

- высокая надежность использования датчика, в т.ч. после намокания, датчик продолжает работать.

Способ изготовления датчика влажности, характеризующийся тем, что на медную фольгу осаждают пленку мультиграфена, вырезают из нее заготовку датчика нужной формы и размеров, к местам расположения контактов на заготовке приклеивают стеклянную подложку и сверху наносят защитный слой требуемой формы, стравливают фольгу с незащищенных участков, промывают и высушивают заготовку, а также удаляют защитный слой с электрических контактов.

Использование: для бесконтактного и дистанционного определения толщины плоских диэлектрических материалов. Сущность изобретения заключается в том, что одновременно излучают электромагнитные волны с частотой F1 и частотой в k раз выше kF1 в сторону поверхности диэлектрической пластины по нормали к ней, принимают отраженные волны, вычисляют разность фаз φ1 между принимаемой волной с частотой kF1 и волной с частотой F1, предварительно умноженной на k, после этого одновременно излучают электромагнитные волны с другой частотой F2 и частотой в k раз выше kF2 в сторону поверхности диэлектрической пластины по нормали к ней, принимают отраженные волны, вычисляют разность фаз φ2 между принимаемой волной с частотой kF2 и волной с частотой F2, предварительно умноженной на k, толщину диэлектрической пластины определяют по фазам φ1 и φ2.

Способ контроля качества пропитки обмоток электротехнических изделий // 2568144

Изобретение относится к электротехнике, а именно к неразрушающим способам контроля качества технологических процессов производства электротехнических изделий. Согласно способу у каждой обмотки измеряют до пропитки и после пропитки электрические параметры, в качестве которых выбраны сопротивления двух фаз соединенной в звезду обмотки.

Устройство исследования электромагнитного поля вторичных излучателей // 2566610

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано при решении проблемы электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств, а также исследованию параметров вторичного излучения различных сред.

Термостимулированный способ диагностики анизотропии оптических осей кристаллов // 2566389

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля качества лазерных и оптических кристаллов и может быть использовано при изготовлении и исследовании новых кристаллических материалов.

Системы и способы измерения накопления частиц на поверхностях реактора // 2564301

Изобретение относится к способу измерения накопления частиц на поверхностях реактора. Способ мониторинга смеси частиц и текучей среды включает пропускание смеси, содержащей заряженные частицы и текучую среду, обтекая детектор накопления частиц, измерение электрического сигнала, зарегистрированного детектором в то время, как некоторые заряженные частицы проходят мимо детектора без контакта с ним, а другие заряженные частицы контактируют с детектором, обрабатывание измеренного электрического сигнала, обеспечивая выходные данные, и определение по выходным данным, имеют ли заряженные частицы, контактирующие с детектором, в среднем заряд, отличный от заряженных частиц, проходящих мимо детектора без контакта с ним.

Электромагнитный детектор объекта толкающего и ударного типа // 2558715

Датчик уровня, в частности электромагнитный детектор объекта толкающего и ударного типа, содержащий: магнитный качающийся стержень, электромагнит, который расположен с одной стороны магнитного качающегося стержня, и электронный модуль, который управляет электромагнитом при выполнении привода магнитного качающего стержня для его качания и усиливает, обрабатывает и выполняет вывод с задержкой по времени сигналов качания магнитного качающего стержня, причем эти сигналы качания снимают с помощью электромагнита, упомянутый магнитный качающийся стержень подвешен на устройстве подвески с одной стороны основного корпуса, и электромагнит, который состоит из железного сердечника и катушки, расположен внутри основного корпуса.

Устройство для воспроизведения и передачи единиц массовой концентрации кислорода и водорода в жидких средах // 2552598

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к измерению концентрации кислорода и водорода, предназначенных для поверки, калибровки анализаторов растворенного в жидких средах кислорода и водорода.

Способ оценки безопасности упаковочных полимерных материалов для тепловой обработки вакуумированных пищевых продуктов // 2550962

Изобретение относится к аналитической химии пищевых производств. Способ оценки безопасности упаковочных полимерных материалов для тепловой обработки вакуумированных пищевых продуктов включает формирование полимерного материала в виде пакета, его вакуумирование, герметизирование и термическую обработку, после которой пакет термостатируют при комнатной температуре, вкалывают в него шприцем 5,0 см3 осушенного воздуха и через 5 мин, не вынимая шприца, отбирают 3,0 см3 воздуха.

Кондуктометр // 2549246

Изобретение относится к технике измерений относительной электрической проводимости и солености жидкостей (например, морской воды) и может быть использовано в метрологии в качестве образцовых средств, а также для измерения активных проводимостей и сопротивлений. Технический результат - повышение точности измерения и расширение функциональных возможностей.

Устройство контроля качества протяжённых изделий // 2548599

Изобретение относится к области неразрушающего контроля, в частности к контролю целостности протяженных изделий: электрических проводников, изделий металлопроката, оптоволоконных линий и кабелей связи, и может быть использовано в электротехнике, электроснабжении, горной промышленности, строительстве и других областях.

Текстильный антимикробный материал с многокомпонентными наномембранами и способ его получения // 2579263

Группа изобретений относится к медицине. Описан антисептический многослойный материал, содержащий текстильную основу и покрытие из полимерного волокнистого материала, в котором покрытие представляет собой воздухо- и паропроницаемую наномембрану, сформированную многокомпонентным антимикробным фильтрующим слоем нановолокон из полимерного волокнистого материала, в качестве которого используют полиамид, или полиакрилонитрил, или этиленвинилацетат, или полиэтилентерефталат, или поликапролактан, или поливинилиденфторид, или полиуретан, или полистирол, или полиэтиленоксид, или полиэтилен в сочетании с полимерной составляющей - полигексаметилгуанидин гидрохлоридом, в который между молекулярными структурами полимерного волокнистого материала с полигексаметилгуанидином гидрохлоридом введены наночастицы коллоидного или кластерного серебра, при этом диаметры нановолокон составляют 50-150 нм.

Способ повышения водоотталкивающих свойств войлочных материалов гидрофобными наночастицами диоксида кремния // 2579207

Изобретение относится к обработке текстильных материалов. Способ повышения водоотталкивающих свойств войлочных материалов заключается в обработке войлочного материала в суспензии спирт-нанопорошок гидрофобного диоксида кремния марки Wacker HDK Н20 (Германия) под воздействием акустической кавитации в ультразвуковой ванне.

Углеродные наноструктуры и сетки, полученные химическим осаждением из паровой фазы // 2579075

Изобретение может быть использовано при изготовлении катализаторов, анодов для производства алюминия, процессоров, электронных устройств для хранения данных, датчиков биомолекул, деталей автомобилей и самолётов, спортивных товаров.

Нанокомпозиция для люминесцентной диагностики злокачественных опухолей // 2578976

Изобретение относится к медицине, в частности к нанокомпозиции для люминесцентной диагностики злокачественных опухолей. Нанокомпозиция для люминесцентной диагностики злокачественных опухолей на основе лексан-полимерной матрицы и иттербиевых комплексов диметилового эфира протопорфирина IX или тетраметилового эфира гематопорфирина IX, или копропорфирина III, в которой иттербиевые комплексы порфиринов помещены в полимерную оболочку на основе лексана и в структуру комплексов дополнительно введен комплексообразователь триоктилфосфиноксид, а в органическую фазу введен неионогенный детергент полиэтиленгликоль, n-(трет-октил)фенол.

Способ оценки токсического действия наночастиц серебра, инкапсулированных в полимерную матрицу арабиногалактана, на ткань головного мозга лабораторных животных в отдаленном периоде воздействия // 2578545

Изобретение относится к экспериментальной медицине, общей токсикологии и нанотоксикологии и касается критериев диагностики токсического действия наночастиц серебра, инкапсулированных в природную полимерную матрицу арабиногалактана (АГ), на ткань головного мозга крыс в отдаленном периоде.

Медицинская многослойная повязка с многофункциональными наномембранами и изделия на ее основе // 2578458

Изобретение относится к медицине, а именно к многослойным многофункциональным комбинированным повязкам, а именно, к лейкопластырям или раневым покрытиям. Описана многослойная комбинированная повязка, включающая, по крайней мере, один из следующих слоев: А) слой абсорбционного нетканого материала с биологически активными веществами; Б) слой из биодеградируемого материала на основе полисахарида хитозана с иммобилизованным, по крайней мере, одним лекарственным веществом, В) слой абсорбционного нетканого материала с иммобилизованным сорбентом, обладающим сорбцией по отношению к радионуклидам и тяжелым металлам, Г) наружный слой, обратный по отношению к слою, обращенному к ране, на основе текстильного или полимерного пленочного кислородо- и паропроницаемого, влагонепроницаемого материала.

Способ получения нанокапсул алкалоидов // 2578408

Изобретение относится к области нанотехнологии, фармакологии, фармацевтики и ветеринарной медицины. Технической задачей изобретения является упрощение и ускорение процесса получения нанокапсул и увеличение выхода по массе.

Способ получения нанокапсул цитокининов // 2578403

Изобретение относится к нанотехнологии, в частности к растениеводству, и заключается в способе получения нанокапсул 6-аминобензилпурина, который характеризуется тем, что в качестве оболочки нанокапсул используют альгинат натрия, а в качестве ядра используют 6-аминобензилпурин, при осуществлении способа к альгинату натрия в бутаноле добавляют сложный эфир глицерина с одной-двумя молекулами пищевых жирных кислот и с одной-двумя молекулами лимонной кислоты в качестве поверхностно-активного вещества, полученную смесь перемешивают, порошок 6-аминобензилпурина по порциям добавляют в суспензию альгината натрия в бутаноле, после образования самостоятельной твердой фазы очень медленно по каплям добавляют метиленхлорид, полученную суспензию нанокапсул отфильтровывают, промывают метиленхлоридом и сушат, соотношение 6-аминобензилпурина : альгинат натрия составляет 1:3.

Способ элиминации бактериальных инфекций при культивировании клеточных культур растений с использованием наночастиц серебра // 2577995

Изобретение относится к биотехнологии. Изобретение представляет собой способ элиминации бактериальной инфекции клеточных культур растений, включающий культивирование суспензионных клеточных культур с использованием антибактериального агента, где в качестве антибактериального агента используют водную суспензию наночастиц серебра диаметром 20-80 нм, которую вносят в суспензионную клеточную культуру до конечной концентрации в культуральной среде 50 мкг/мл, при этом культивирование осуществляют 24 часа в стандартных условиях.

Состав для производства твердотопливных изделий // 2577851

Изобретение описывает состав для производства твердотопливных изделий, включающий углеродсодержащие отходы, связующее, при этом в качестве углеродсодержащих отходов он содержит лигноцеллюлозные отходы, состоящие из древесных биомасс, опилок, измельченной древесной коры, травяных биомасс, плодовых биомасс, отходов целлюлозно-бумажного производства, отходы гидролизного производства и/или торфа, древесного угля или их смесь, а в качестве связующего - наноорганоминеральную или наноорганическую композицию.

Способ получения нанокапсул антибиотиков в полудане // 2580287

Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности и представляет собой способ инкапсуляции лекарственного препарата методом осаждения нерастворителем, отличающийся тем, что в качестве ядер нанокапсул используются цефалоспориновые антибиотики, в качестве оболочки - полудан при соотношении оболочка:ядро 3:1, при этом к водному полудану добавляют порошок цефалоспоринового антибиотика и препарат Е472 с в качестве поверхностно-активного вещества, при перемешивании после растворения компонентов реакционной смеси по каплям приливают петролейный эфир, полученную суспензию нанокапсул отфильтровывают, промывают петролейным эфиром и сушат. Изобретение обеспечивает упрощение и ускорение процесса получения нанокапсул и увеличение выхода по массе. 1 ил., 4 пр.