Газовый датчик, основанный на пьезоэлектрическом резонаторе с поперечным электрическим полем и газочувствительной пленке хитозана

Abstract

В работе исследованы сенсорные свойства датчика, представляющего собой структуру «стеклянная подложка – пленка хитозана – воздушный зазор – резонатор с поперечным возбуждающим электрическим полем (ПЭП)». Резонатор изготовлен из пластины пьезокерамики ЦТС-19 толщиной 2,54 мм и поперечными размерами 20×18 мм2 с двумя прямоугольными алюминиевыми электродами с размерами 20×7 мм2 и зазором между ними 4 мм. Полярная ось была ориентирована перпендикулярно зазору между электродами. В качестве газочувствительных пленок использовались пленки лактата хитозана и гликолята хитозана, сорбционные свойства которых изучались по отношению к парам воды, этанола и водного раствора аммиака (10 %). Установлено, что для обоих типов пленок в присутствии паров указанных жидкостей резонансная частота параллельного резонанса и максимальное значение реальной части электрического импеданса исследуемой структуры существенно уменьшаются и полностью восстанавливаются после удаления паров из камеры.

We investigate the gas-sensitive properties of the sensor comprising “glass substrate – chitosan film – air gap – the lateral exciting electric field resonator (LFE)”. The resonator is made using a PZT-19 piezoceramic plate with a thickness of 2.54 mm and shear dimensions of 20×18 mm2 with two rectangular aluminum electrodes with dimensions of 20×7 mm2 and a 4 mm gap between them. The polar axis is oriented perpendicular to the gap between the electrodes. We use films of chitosan lactate and chitosan glycolate, as gas-sensitive films, whose sorption properties are studied in regard to water vapor, ethanol, and aqueous solution of ammonia (10%-wt.). It has been established that the resonance frequency of the parallel resonance and maximum value of the real part of the electrical impedance of the studied structures substantially have decreased for both types of films in the presence of vapors of the test analytes and have been completely restored after removing the vapor from the chamber.