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淺析薄膜沉淀劑在氦氣流量計中的運用

點擊次數(shù):1659 發(fā)布時間:2021-01-08 07:22:02
薄膜在各種不同的應用中正得到廣泛使用。由于自下而上的制造方法的進步和納米材料的利用,在許多行業(yè)中已經(jīng)出現(xiàn)了從塊狀材料到薄膜的轉(zhuǎn)變。在本文中,我們著眼于受益于薄膜,氦氣流量計的應用領域之一,并探討了為什么薄膜被用于許多不同類型的流量計中。
為什么在氦氣流量計中使用薄膜
薄膜是沉積的制劑,涂層或?qū)訝畈牧?,其厚度范圍從小于納米(即原子單層)到幾微米。根據(jù)流量計的類型,可以采用多種方法制造薄膜,這些方法包括化學氣相沉積(CVD)方法,物理氣相沉積(PVD)方法(例如濺射和分子束外延),原子層沉積( ALD)以及各種保形和非保形涂層技術。
薄膜已在氦氣流量計技術中找到了一系列用途,因為薄膜比許多散裝材料對局部環(huán)境的變化更敏感。這些流量計的薄性意味著它們通常具有較高的相對表面積,比塊狀材料更容易變形,并且膜的電導率和/或電阻率的細微變化更加明顯。所有這些特性非常適合用于各種類型的傳感任務,例如,更輕松地吸收(或解吸)表面上的分子,用于撓性流量計或承受高溫環(huán)境。這種多功能性以及比薄膜流量計可以更小尺寸制造的事實,這就是為什么越來越多地使用薄膜的原因。
采用薄膜的氦氣流量計類型
薄膜可以由多種材料制成,包括(但不限于)聚合物,納米材料,氧化物絡合物,熱電材料和硅基材料。因此,可以通過改變薄膜的成分(以及特性)來定制薄膜以適應廣泛的應用。在這里,我們來看一些受益于薄膜使用的不同類型的流量計。
氣體流量計
薄膜可用于確定環(huán)境中各種氣態(tài)分子和揮發(fā)性有機化合物(VOC)的濃度,包括氧氣,二氧化氮,有機胺,氨和乙醇等。薄膜具有高的表面積,以使氣態(tài)分子結合,并且在吸收時,薄膜內(nèi)的電導率和/或電阻率發(fā)生變化。即使局部變化很小,該變化也是可以測量的,并且吸收分子的數(shù)量相對于電導率/電阻率的變化(即,更大的吸收量等于更大的電變化,反之亦然),這使得這些分子可以集中被推導的氣體。
應變流量計
薄膜的薄性使其比大塊材料更能彎曲和拉緊。與散裝材料相比,它們還更加穩(wěn)定并且抗斷裂。薄膜可用于測量局部應變,例如在建筑行業(yè)的某些可穿戴設備或應變儀中。隨著薄膜的變形,變形會導致薄膜的電子性能發(fā)生變化,從而可以測量和監(jiān)控任何應變,應力或異常運動。
熱通量流量計
薄膜已用于幾種不同類型的熱通量氦氣流量計中。即熱電堆型和基于RTD的熱通量流量計。在熱電堆型流量計的情況下,薄膜熱電偶用于測量具有規(guī)定厚度的絕緣區(qū)域上的溫度差,通過沿溫度監(jiān)控路徑使用更多的熱電偶對可以實現(xiàn)更高的靈敏度。在基于RTD的流量計中,薄膜RTD用于測量絕緣材料定義區(qū)域上的溫度差。與熱電堆型薄膜流量計相比,基于RTD的薄膜氦氣流量計更易于制造并且具有更大的信號。
濕度流量計
以類似于氣體氦氣流量計的方式,可以將薄膜用作發(fā)送組件,以測量環(huán)境的相對濕度。由于相對濕度取決于大氣中有多少水分子,因此高表面積吸收了水分子,這導致了薄膜電導率/電阻率的可測量且可量化的變化。這使得能夠根據(jù)水分子的濃度來處理環(huán)境的相對濕度。
腐蝕流量計
薄膜也可以用在流量計中,該流量計可以測量多個參數(shù)以確定涂層是否已經(jīng)退化,即使在早期也是如此。這些氦氣流量計可以測量涂層及其周圍環(huán)境的溫度,濕度,pH和氯化物含量,所有這些都可以用于確定涂層開始腐蝕的時間,腐蝕副產(chǎn)物和腐蝕速率。這些流量計使用電化學機制,通過產(chǎn)生與這些反應的氣態(tài)副產(chǎn)物成線性比例的電流,來查看涂層上是否發(fā)生了氧化或還原。

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