#01j - SZOL-GÉL NANOBEVONATOK A GÁZÉRZÉKELÉSBEN- személyes HONLAP Témavezető: CSUTAK Réka, Tel.:392-1244, Épület:29/A, Szoba:113, E-mail:csutak@mfa.kfki.hu, GEarth:(KFKI_29A)

A gázérzékelők feladata a mérgezés- és/vagy robbanásveszély észlelése és megelőzése. Ez abból áll, hogy a gázérzékelő már nagyon kis koncentrációknál, fény- és hangjelzéssel figyelmeztet a veszélyes gáz jelenlétére, így még időben elvégezhetők a megfelelő óvintézkedések, mint például szellőztetés, a gázcsap elzárása (természetesen az iparban alkalmazott készülékeknél mindez automatikusan történik), a helyiség elhagyása. Intézetünkben a különféle gázérzékelők előállítása félvezető mikrotechnológiai módszerekkel történik. A gáz érzékelése az egyik esetben az érzékelő rétegben történő elektromos vezetőképesség-változás mérésén alapul, a gáz adszorpciójának hatására (Taguchi típus: 1. ábra), míg a másik esetben a gáz elégetése során keletkező hő által okozott vezetőképesség-változást mérjük (pellisztor típus: 2. ábra). Utóbbi esetben fontos, hogy a gázok elégetése a robbanási hőmérséklet alatt történjen, amit katalizátorok használata tesz lehetővé.

1. ábra. Taguchi típusú gázérzékelő.	2. ábra. Pellisztor típusú gázérzékelő.

Mindkét típusú gázérzékelő esetében nagyon fontos a gázzal érintkező, érzékelőként vagy katalizátor hordozóként használt réteg megfelelő kialakítása (ezek általában oxidrétegek: pl. TiO₂, SiO₂, SnO₂), vagyis hogy kellően érzékeny, jól reprodukálható és az ipar által is gazdaságosan kivitelezhető legyen.

A rétegek előállítására az ún. szol-gél technikát választottuk, mely egy nedves kolloidkémiai módszer, amely jól tervezhető, és ugyanakkor gazdaságos is. Röviden összefoglalva, a szol-gél eljárás során a kiinduló vegyület polimerizációjával és kondenzációjával hozunk létre egy kolloid szuszpenziót, melyben a részecskék további gélesedési folyamatok során egy hálót képezve összekapcsolódnak. A szol-gél technika alkalmas nanorészecskék, aerogélek, szabályozott vastagságú bevonatok, szálak és lemezek előállítására is (3. ábra).

3. ábra. Szol-gél technika és termékei.

A kialakult rétegek porozitása, ami katalizátor hordozóként való felhasználásuk során nagyon fontos szempont, a prekurzor szolhoz adott adalékanyagokkal szabályozható: pl. míg a felületaktív hexadecil-trimetil-ammónium-bromiddal (CTAB) ~3 nm pórusok állíthatók elő, addig a hosszabb szénláncú Pluronic P123 polimerrel ~9 nm pórusokat tudunk előállítani. A pórusszerkezet a körülményektől függően lehet gömbszimmetrikus, hengeres, köbös, hexagonális, vagy akár lamelláris (4. ábra).

4. ábra. Vizes közegben a CTAB összetétel függvényében kialakuló szerkezet [1].

A réteg képzése a gázérzékelő felületen mártásos technikával történik, ami homogén és szabályozható vastagságú rétegek előállítását teszi lehetővé. Az intézetben készített réteghúzó berendezés vázlatos rajzát az 5. ábra mutatja be.

5. ábra. A réteghúzó berendezés vázaltos rajza.