Gassensoren – Anwendungen im Überblick

Ob Wärmetönungssensor, chemoresistiver oder elektrochemischer Gassensor – in gassensorischen Anwendungen ist die geeignete Wechselwirkung der zu detektierenden Gasart mit entsprechenden Funktionswerkstoffen entscheidend für die Signalbildung. Da jedoch auch strukturelle Komponenten eines Sensors mit anwesenden Gasen z.T. unerwünschte Wechselwirkungen eingehen können, sollten diese bei der Auswahl der zugrundeliegenden Werkstoffe im Rahmen der Sensorauslegung berücksichtigt werden. Neben der Entwicklung verschiedenartiger Gassensoren für O₂, CO₂, H₂ und weitere Gase verfügt das Fraunhofer IKTS über ein langjähriges Know-How in der Entwicklung von Werkstoffen und daraus abgeleiteter Funktions­schichten (Pasten- und Tintenentwicklung). Diese können mit Hilfe verschiedenen Technologien auf keramischen, metallischen sowie polymeren Substraten abgeschieden werden.

Für die Charakterisierung der Werkstoffeigenschaften und deren Wechselwirkung mit Gasen stehen unterschied­liche Messplätze zur Verfügung. Diese erlauben die Bestimmung der Werkstoff- und Schichteigenschaften in einem weiten Temperaturbereich unter Einfluss verschiedener Gasatmosphären. Die Charakterisierung kann dabei anhand von Leitfähigkeitsproben, symmetrischer/asymmetrischer Zellen oder potentiometrischer Messzellen erfolgen. Neben der Bestimmung des elektrischen Schicht­widerstands, der Zellspannungen oder entsprechender Ströme ist auch die Untersuchung mittels elektrochemischer Impedanzspektroskopie möglich.

Anwendungsgebiete (Auswahl)
 

• Sicherheit (Explosionsschutz, Arbeitsplatzsicherheit)
• Industrie (Prozesskontrolle, Abgasüberwachung)
• Medizin- und Biotechnologie (Atemgasanalyse, Inkubatoren)
• Umweltmonitoring (Überwachung von Luftschadstoffen)
• Landwirtschaft (Smart Agriculture, Tierhaltung)
• Internet of Things (Smart Home, etc.)

Leistungsangebot 
 

• Entwicklung von Funktionswerkstoffen und daraus abgeleiteter Dickschichtpasten und Inkjet-Tinten für gassensorische Anwendungen
• Funktionsschicht-Entwicklung auf Basis von Siebdruck, Inkjet- und Aerosoldruck für keramische, Polymer- und weitere Substratarten
• Wärmebehandlung von Funktionsschichten via Muffel-, Infrarot- und Vakuumofen oder selektiver Linienlaser-Behandlung
• Werkstoff- und Schichtcharakterisierung
  • Temperaturbereich: RT-1000 °C
  • Gase: Ar, He, N₂, O₂, H₂O, H₂, CO, CO₂, NO_x, NH₃, SO_x, Prüfgase auf Anfrage
  • Messgrößen (je nach Probenart): Elektrischer Widerstand, Spannung/Strom, Impedanz, Sauerstoffpartialdruck (pO₂) im Messgas vor und nach Probenkontakt
  • Parallele Bestimmung der Sauerstoffstöchiometrie und elektrischen Leitfähigkeit komplexer Oxide in Anhängigkeit von der Gasumgebung und Temperatur
  • Entwicklung angepasster elektrochemischer Messmethoden