1.一種換能器,包括:
阻擋層;
有源感測層,所述有源感測層與至少兩個電極接觸;以及
電介質(zhì)層,所述電介質(zhì)層在所述有源層與所述阻擋層之間并且具有第一側(cè)和第二側(cè),所述至少兩個電極均與所述電介質(zhì)層第二側(cè)相鄰,所述換能器為電阻式換能器。
2.如權(quán)利要求1所述的換能器,其中,所述阻擋層包括從由以下各項組成的組中選擇的材料:金屬、金屬氧化物、金屬氮化物、半導(dǎo)體、玻璃、有機聚合物、以及上述各項的混合物。
3.如權(quán)利要求1所述的換能器,其中,所述有源感測層具有小于約1,000nm的厚度。
4.如權(quán)利要求1所述的換能器,其中,所述有源感測層是碳質(zhì)材料。
5.如權(quán)利要求1所述的換能器,其中,所述有源感測層從由以下各項組成的組中選擇:碳納米管、碳納米管織物、非晶碳膜、石墨、石墨烯、熱解碳、碳纖維、炭黑、硅、導(dǎo)電聚合物、富勒烯碳煙灰、以及上述各項的復(fù)合物和混合物。
6.如權(quán)利要求1所述的換能器,其中,所述電介質(zhì)層包括從由以下各項組成的組中選擇的材料:非導(dǎo)電聚合物、非導(dǎo)電光刻膠、非導(dǎo)電陶瓷、非導(dǎo)電金屬氮化物、非導(dǎo)電金屬氧化物、非導(dǎo)電金屬復(fù)合物,以及上述各項的混合物。
7.如權(quán)利要求1所述的換能器,所述有源感測層具有第一側(cè)和第二側(cè),其中,所述有源感測層第一側(cè)靠著所述電介質(zhì)層第二側(cè)。
8.如權(quán)利要求1所述的換能器,其中,所述阻擋層具有第一側(cè)和第二側(cè),所述電介質(zhì)層與所述阻擋層第二側(cè)相鄰,并且所述換能器進(jìn)一步包括靠著所述阻擋層第一側(cè)的基板。
9.如權(quán)利要求8所述的換能器,其中,所述基板從由以下各項組成的組中選擇:金屬、金屬氧化物、金屬氮化物、半導(dǎo)體、玻璃、紙、有機聚合物、以及上述各項的混合物。
10.如權(quán)利要求6所述的換能器,進(jìn)一步包括靠著所述有源感測層第二側(cè)的信號增強層。
11.如權(quán)利要求10所述的換能器,其中,所述信號增強層包括從由以下各項組成的組中選擇的材料:非導(dǎo)電聚合物、非導(dǎo)電光刻膠、非導(dǎo)電陶瓷、非導(dǎo)電金屬氮化物、非導(dǎo)電金屬氧化物、非導(dǎo)電金屬復(fù)合物,以及上述各項的混合物。
12.如權(quán)利要求10所述的換能器,進(jìn)一步包括與所述信號增強層相鄰的過濾層。
13.如權(quán)利要求12所述的換能器,其中,所述過濾層從由以下各項組成的組中選擇:金屬膜、聚合物膜、陶瓷膜、單晶膜、離子選擇性膜、化學(xué)選擇性膜、生物選擇性膜、金屬氧化物膜、金屬氮化物膜、有機金屬膜、以及上述各項的組合。
14.如權(quán)利要求1所述的換能器,其中:
所述阻擋層包括從由以下各項組成的組中選擇的材料:金屬、金屬氧化物、金屬氮化物、半導(dǎo)體、玻璃、有機聚合物、以及上述各項的混合物;
所述有源感測層從由以下各項組成的組中選擇:碳納米管、碳納米管織物、非晶碳膜、石墨、熱解碳、石墨烯、碳纖維、炭黑、硅、導(dǎo)電聚合物、富勒烯碳煙灰、以及上述各項的復(fù)合物和混合物;并且
所述電介質(zhì)層包括從由以下各項組成的組中選擇的材料:非導(dǎo)電聚合物、非導(dǎo)電光刻膠、非導(dǎo)電陶瓷、非導(dǎo)電金屬氮化物、非導(dǎo)電金屬氧化物、非導(dǎo)電金屬復(fù)合物,以及上述各項的混合物。
15.如權(quán)利要求1所述的換能器,其中,所述有源感測層具有第一側(cè)和第二側(cè),并且所述有源感測層第一側(cè)靠著所述電介質(zhì)層第二側(cè),所述換能器進(jìn)一步包括:
信號增強層,所述信號增強層靠著所述有源感測層第二側(cè);以及
過濾層,所述過濾層與所述信號增強層相鄰。
16.如權(quán)利要求15所述的換能器,其中:
所述阻擋層包括從由以下各項組成的組中選擇的材料:金屬、金屬氧化物、金屬氮化物、半導(dǎo)體、玻璃、有機聚合物、以及上述各項的混合物;
所述有源感測層從由以下各項組成的組中選擇:碳納米管、碳納米管織物、非晶碳膜、石墨、石墨烯、熱解碳、碳纖維、炭黑、硅、導(dǎo)電聚合物、富勒烯碳煙灰、以及上述各項的復(fù)合物和混合物;
所述電介質(zhì)層包括從由以下各項組成的組中選擇的材料:非導(dǎo)電聚合物、非導(dǎo)電光刻膠、非導(dǎo)電陶瓷、非導(dǎo)電金屬氮化物、非導(dǎo)電金屬氧化物、非導(dǎo)電金屬復(fù)合物,以及上述各項的混合物;
所述信號增強層包括從由以下各項組成的組中選擇的材料:非導(dǎo)電聚合物、非導(dǎo)電光刻膠、非導(dǎo)電陶瓷、非導(dǎo)電金屬氮化物、非導(dǎo)電金屬氧化物、非導(dǎo)電金屬復(fù)合物,以及上述各項的混合物;并且
所述過濾層從由以下各項組成的組中選擇:金屬膜、聚合物膜、陶瓷膜、單晶膜、離子選擇性膜、化學(xué)選擇性膜、生物選擇性膜、金屬氧化物膜、金屬氮化物膜、有機金屬膜、以及上述各項的組合。
17.如權(quán)利要求1所述的換能器,在大氣條件下,所述換能器具有小于約50毫秒的響應(yīng)時間以及小于約100毫秒的下降時間。
18.一種傳感器,所述傳感器包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的換能器。
19.如權(quán)利要求18所述的傳感器,進(jìn)一步包括與所述換能器可操作地耦合的控制器單元。
20.如權(quán)利要求18所述的傳感器,所述控制器單元與所述換能器可操作地耦合,從而使得所述換能器在暴露于分析物時所遇電阻的變化可以由所述控制器單元檢測并分析。
21.如權(quán)利要求19所述的傳感器,其中:
所述阻擋層包括從由以下各項組成的組中選擇的材料:金屬、金屬氧化物、金屬氮化物、半導(dǎo)體、玻璃、有機聚合物、以及上述各項的混合物;
所述有源感測層從由以下各項組成的組中選擇:碳納米管、碳納米管織物、非晶碳膜、石墨、石墨烯、熱解碳、碳纖維、炭黑、硅、導(dǎo)電聚合物、富勒烯碳煙灰、以及上述各項的復(fù)合物和混合物;并且
所述電介質(zhì)層包括從由以下各項組成的組中選擇的材料:非導(dǎo)電聚合物、非導(dǎo)電光刻膠、非導(dǎo)電陶瓷、非導(dǎo)電金屬氮化物、非導(dǎo)電金屬氧化物、非導(dǎo)電金屬復(fù)合物及其混合物。
22.如權(quán)利要求18所述的傳感器,其中,所述有源感測層具有第一側(cè)和第二側(cè),并且所述有源感測層第一側(cè)靠著所述電介質(zhì)層第二側(cè),所述換能器進(jìn)一步包括:
信號增強層,所述信號增強層靠著所述有源感測層第二側(cè);以及
過濾層,所述過濾層與所述信號增強層相鄰。
23.如權(quán)利要求22所述的傳感器,其中:
所述阻擋層包括從由以下各項組成的組中選擇的材料:金屬、金屬氧化物、金屬氮化物、半導(dǎo)體、玻璃、有機聚合物、以及上述各項的混合物;
所述有源感測層從由以下各項組成的組中選擇:碳納米管、碳納米管織物、非晶碳膜、石墨、石墨烯、熱解碳、碳纖維、炭黑、硅、導(dǎo)電聚合物、富勒烯碳煙灰、以及上述各項的復(fù)合物和混合物;
所述電介質(zhì)層包括從由以下各項組成的組中選擇的材料:非導(dǎo)電聚合物、非導(dǎo)電光刻膠、非導(dǎo)電陶瓷、非導(dǎo)電金屬氮化物、非導(dǎo)電金屬氧化物、非導(dǎo)電金屬復(fù)合物,以及上述各項的混合物;
所述信號增強層包括從由以下各項組成的組中選擇的材料:非導(dǎo)電聚合物、非導(dǎo)電光刻膠、非導(dǎo)電陶瓷、非導(dǎo)電金屬氮化物、非導(dǎo)電金屬氧化物、非導(dǎo)電金屬復(fù)合物,以及上述各項的混合物;并且
所述過濾層從由以下各項組成的組中選擇:金屬膜、聚合物膜、陶瓷膜、單晶膜、離子選擇性膜、化學(xué)選擇性膜、生物選擇性膜、金屬氧化物膜、金屬氮化物膜、有機金屬膜、以及上述各項的組合。
24.如權(quán)利要求18所述的傳感器,在大氣條件下,所述換能器具有小于約50毫秒的響應(yīng)時間以及小于約100毫秒的下降時間。
25.一種對條件的存在進(jìn)行檢測的方法,所述方法包括:
將換能器引入到所述分析物可能存在的環(huán)境中,所述換能器包括:
阻擋層;
有源感測層,所述有源感測層與至少兩個電極接觸;以及
電介質(zhì)層,所述電介質(zhì)層在所述有源層與所述阻擋層之間并且具有第一側(cè)和第二側(cè),所述至少兩個電極均與所述電介質(zhì)層第二側(cè)相鄰;以及
觀察所述換能器是否指示所述條件的存在,其中,所述存在由電阻的變化所指示。
26.如權(quán)利要求25所述的方法,其中,所述條件是從由以下各項組成的組中選擇的條件:分析物的存在、溫度的變化、或兩者。
27.如權(quán)利要求26所述的方法,其中,所述分析物從由以下各項組成的組中選擇:濕度、氣體、氣流、VOC、以及上述各項的組合。
28.如權(quán)利要求25所述的方法,在大氣條件下,所述換能器具有小于約50毫秒的響應(yīng)時間以及小于約100毫秒的下降時間。