정전용량형 가스센서 및 그 제조 방법
Capacitive gas sensor and its manufacturing method
특허 요약
정전용량형 가스센서가 제공된다. 상기 정전용량형 가스센서는, 타겟 가스를 흡탈착하는 감응 물질, 상기 감응 물질을 둘러싸는 상부 전극, 상기 상부 전극과 대향하는 하부 전극, 및 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극 사이에 배치되는 다공성 구조체를 포함하되, 상기 감응 물질이 상기 타겟 가스를 흡탈착함에 따라, 커패시턴스(capacitance)가 변화되는 것을 포함할 수 있다.
청구항
번호청구항
1

타겟 가스를 흡탈착하는 감응 물질;중앙부에 중공이 형성된 링(ring) 형상을 갖고, 상기 중공 내에 상기 감응 물질이 배치되어 상기 감응 물질을 둘러싸는 상부 전극;상기 상부 전극과 대향하여 배치되고, 원판(circle plate) 형상을 갖는 하부 전극; 및상기 상부 전극 및 상기 하부 전극 사이에 배치되는 다공성 구조체를 포함하되,상기 감응 물질이 상기 타겟 가스를 흡탈착함에 따라, 커패시턴스(capacitance)가 변화되는 것을 포함하고, 상기 타겟 가스의 종류에 따라, 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극에 인가되는 전압의 주파수(Frequency)가 다르게 제어되는 것을 포함하는 정전용량형 가스센서.

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제1 항에 있어서, 상기 타겟 가스는, 메탄올(methanol) 가스, 톨루엔(toluene) 가스, 및 아세톤(acetone) 가스 중 어느 하나를 포함하되, 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극에 인가되는 전압의 주파수에 따라, 상기 메탄올(methanol) 가스, 톨루엔(toluene) 가스, 및 아세톤(acetone) 가스 중 어느 하나가 선택적으로 센싱되는 것을 포함하는 정전용량형 가스센서.

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제3 항에 있어서, 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극에 인가되는 전압의 주파수가 10 KHz 이상 1 MHz 이하인 경우, 상기 메탄올(methanol) 가스를 센싱하는 정전용량형 가스센서.

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제3 항에 있어서, 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극에 인가되는 전압의 주파수가 800 Hz 초과 3000 Hz 미만인 경우, 상기 톨루엔(toluene) 가스를 센싱하는 정전용량형 가스센서.

6

제3 항에 있어서, 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극에 인가되는 전압의 주파수가 300 Hz 초과 800 Hz 미만인 경우, 상기 아세톤(acetone) 가스를 센싱하는 정전용량형 가스센서.

7

제1 항에 있어서,상기 다공성 구조체는, 양극산화 알루미늄(anodic aluminum oxide, AAO), 실리콘 산화물(SiO2), 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 및 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 중 어느 하나를 포함하는 정전용량형 가스센서.

8

제1 항에 있어서,상기 감응 물질은, 그래핀(graphene), 탄소나노튜브(CNT), 비정질 탄소(amorphous carbon), 활성 탄소(active carbon), 및 바이오차르(biochar) 중 어느 하나를 포함하는 정전용량형 가스센서.

9

제1 항에 있어서,상기 감응 물질은, 카르복실기(-COOH) 및 수산화기(-OH)를 포함하는 기능기를 포함하고, 상기 기능기에 의해, 상기 타겟 가스가 흡탈착되는 정전용량형 가스센서.

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다공성 구조체를 준비하는 단계;상기 다공성 구조체의 상부면에, 중앙부에 중공이 형성된 링(ring) 형상을 갖고, 상기 중공을 통해 상기 다공성 구조체의 상부면의 일 영역이 노출되도록, 상부 전극을 형성하는 단계;상기 다공성 구조체의 하부면에, 원판 형상을 갖는 하부 전극을 형성하는 단계; 및상기 다공성 구조체의 상부면의 노출된 영역에, 감응 물질을 포함하는 소스 용액을 제공하는 단계를 포함하되, 상기 감응 물질이 타겟 가스를 흡탈착함에 따라, 커패시턴스(capacitance)가 변화되는 것을 포함하고, 상기 타겟 가스의 종류에 따라, 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극에 인가되는 전압의 주파수(Frequency)가 다르게 제어되는 것을 포함하는 정전용량형 가스센서의 제조 방법.

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제12 항에 있어서, 상기 감응 물질을 포함하는 소스 용액을 제공하는 단계는, 상기 감응 물질이 용매와 혼합된 상기 소스 용액을 준비하는 단계; 및상기 다공성 구조체가 열처리되는 동안, 상기 다공성 구조체의 상부면의 노출된 영역에 상기 소스 용액을 제공하는 단계를 포함하는 정전용량형 가스센서의 제조 방법.