[发明专利]液晶气体感测单元及其应用

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种感测器，且特别是涉及一种应用于测量气体的液晶气体感测单元。

【背景技术】

电子式气体感测器系利用电子信号的方式来接收感测气体成分的变化，但是其制程复杂且多需额外电子仪器辅助，导致成本居高不下。此外，大部分的电子式气体感测器所应用的感测材料，其感测温度都很高，故严重限制其实际应用。

光学式气体感测器系利用光学信号的方式来测量气体成分的变化，但是大部分光学式气体感测器的灵敏度不高，且测量范围亦相当有限。

【发明内容】

本发明提供一种气体检测方式，利用一种同时具有光学和电子信号改变的感测材料，而得以同时探测多种气体分子。所使用的感测材料至少包含胆固醇(cholesteric)液晶与导电物质，在吸附气体之后，感测材料除了会有视觉上的颜色(光学信号)变化外也可有电性的变化。

本发明提供一种液晶复合材料，至少包括胆固醇液晶材料以及至少一种导电物质，其特征为该液晶复合材料特征为吸附气体后，同时产生外显的颜色变化及电性的变化，该胆固醇液晶材料包含至少一种旋光剂(ChiralDopant)，且该胆固醇液晶材料包含一种或多种联二苯(biphenyl)化合物液晶分子，其可以由下列通式(I)代表：

其中，Y可分别独立代表卤素(例如：F或Cl)或氰基(-C≡N)，而R为烷基、烷氧基或苯烷基、烯基或烯氧基等。

在本发明的实施例中，该导电物质选自碳黑、碳纳米管、金属微粒子、金属氧化物微粒子或表层具有导电层的微粒子。

在本发明的实施例中，该旋光剂选自双羧酸双辛烷联二苯酯(dioctan-2-yl biphenyl-4，4’-dicarboxylate)、4-(反式-4-戊基环己基)-1，1′-[(1S)-1-苯基-1，2-乙二亚基]苯甲酸酯(benzoic  acid，4-(trans-4-pentylcyclohexyl)-1，1′-[(1S)-1-phenyl-1，2-ethanediyl]ester)或异戊基氰基联二苯(isopentylcyanobiphenyl)。

在本发明的实施例中，该液晶复合材料的电阻会随气体的吸附而减少，而该液晶复合材料的电阻值在100MΩ-0.001MΩ间变化。该液晶复合材料的颜色所对应的光谱波长在紫外光至近红外线间产生变化。

本发明提供一种气体感测单元，至少包括基板、一个电极层、液晶复合材料层、以及信号收集与显示器。该电极层位于该基板上，该液晶复合材料层覆盖在该电极层与该基板上面。至于该信号收集与显示器则电性连接至该电极层。

在本发明的实施例中，该电极层的材料是导电银胶。该基板是玻璃基板或透明塑胶基板。该液晶复合材料可为包含氰基或卤素的联二苯化合物液晶材料、旋光剂与碳纳米管的液晶复合材料。

在本发明的实施例中，该信号收集与显示器是光信号收集与显示装置或电信号信号收集与显示装置，并还包括光信号或电信号解析单元。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

【附图说明】

图1是胆固醇液晶材料吸附不同浓度的甲苯气体所产生的反射波长变化的图谱。

图2是胆固醇液晶材料吸附不同浓度的丙酮气体所产生反射波长变化的图谱。

图3A-3D所示乃是四种胆固醇液晶材料样本探测甲醇的颜色变化图。

图4A-4F所示乃是前述四种胆固醇液晶材料样本探测乙醇的颜色变化图。

图5是一种气体感测单元结构的示意图。

【主要附图标记说明】

10：气体感测单元        130：间隙物

100：液晶复合材料层     140：导线

110：电极层             150：信号收集与显示器

120：基板               152：解析单元

【具体实施方式】

本发明涉及一种液晶复合材料在气体测量中的应用。该液晶复合材料包含至少一种或多种胆固醇(cholesteric)液晶材料以及至少一种或多种导电物质，该胆固醇液晶材料还包含至少一种旋光剂。该液晶复合材料的特征为吸附气体后，可同时产生外显的颜色变化及电性的变化。