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JPH0414744B2 - - Google Patents
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JPH0414744B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0414744B2
JPH0414744B2 JP60251651A JP25165185A JPH0414744B2 JP H0414744 B2 JPH0414744 B2 JP H0414744B2 JP 60251651 A JP60251651 A JP 60251651A JP 25165185 A JP25165185 A JP 25165185A JP H0414744 B2 JPH0414744 B2 JP H0414744B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sensitive medium
solution
oxide
present
sensitive
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP60251651A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS62110143A (en
Inventor
Takeshi Masumoto
Kenji Suzuki
Akyoshi Inubushi
Mika Ookubo
Akira Matsumoto
Shuji Masuda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Otsuka Chemical Co Ltd
Nikon Corp
Original Assignee
Otsuka Chemical Co Ltd
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Otsuka Chemical Co Ltd, Nikon Corp filed Critical Otsuka Chemical Co Ltd
Priority to JP60251651A priority Critical patent/JPS62110143A/en
Publication of JPS62110143A publication Critical patent/JPS62110143A/en
Publication of JPH0414744B2 publication Critical patent/JPH0414744B2/ja
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

産業上の利用分野 本発明は、湿度センサー、結露センサー、ガス
センサー等として使用し得る感応媒体、及びその
製造方法に関する。 従来の技術及びその問題点 湿度センサー、結露センサー、ガスセンサー等
の感応媒体としては、従来から、有機高分子、セ
ラミツクス、半導体、固定電解質等を材料とする
ものが数多く研究されており、その試用若しくは
実用化がなされている。 しかしながら、近年、測定装置の小型化、高精
度化、高性能化等が進むに従つて、より性能の優
れた加工性の良い感応媒体が要望されている。と
ころが、セラミツクス材料や半導体材料は、感応
媒体へ加工するには、複雑な製造工程を要し、ま
た、製品収率も悪く、それ故コスト高になるとい
う欠点がある。また、有機高分子材料は、耐久性
や耐熱性が悪く、感応媒体としての信頼性に欠け
るという問題点がある。 問題点を解決するための手段 本発明者は、斯かる従来技術の問題点に鑑み
て、優れた性能を有し、かつ加工性の良い感応媒
体を得るべく鋭意研究を重ねてきた。その結果、
V2O5を含む非晶質構造の酸化物の溶液を基板に
塗布し、室温〜300℃で乾燥させることによつて
得られる薄膜の電気伝導度や光の透過率・反射率
等が、ガスや水分量の変化に対して感度よく応答
することを見出し、このような知見に基づいて本
発明を完成した。 即ち、本発明は、以下に示す感応媒体及びその
製造方法を提供するものである。 一般式(V2O51-x・(MyOzx・nH2O〔式中、
MyOzは金属酸化物及び半金属酸化物の少なく
とも1種、0≦x<1、0≦n<18である〕で
表わされる複合酸化物からなる感応媒体。 一般式(V2O51-x・(MyOzx・nH2O〔式中、
MyOzは金属酸化物及び半金属酸化物の少なく
とも1種、0≦x<1、0≦n<18である〕で
表わされる複合酸化物と、有機高分子材料及
び/又は無機高分子材料との複合体からなる感
応媒体。 一般式(V2O51-x・(MyOzx〔式中、MyOz
は金属酸化物及び半金属酸化物の少なくとも1
種、0≦x<1である〕で表わされる非晶質酸
化物の溶液を基板上に塗布し、室温〜300℃で
乾燥させることを特徴とする感応媒体の製造方
法。 一般式(V2O51-x・(MyOzx〔式中、MyOz
は金属酸化物及び半金属酸化物の少なくとも1
種、0≦x<1である〕で表わされる非晶質酸
化物と、有機高分子材料及び/又は無機高分子
材料とを含む溶液を基板上に塗布し、室温〜
300℃で乾燥させることを特徴とする感応媒体
の製造方法。 本発明感応媒体は、一般式 (V2O51-x・(MyOzx・nH2Oで表わされる複
合酸化物からなる薄膜である。ここでMyOzは金
属酸化物及び半金属酸化物の少なくとも1種であ
り、0≦x<1、0≦n<18である。nは、感応
媒体の水分の吸収により変動するが、媒体作製時
には3.5〜0.1であることが好ましい。またxは0.5
以下であることが好ましい。 MyOzとしては、具体的にはLi、Na、K、Cu、
Ag、Mg、Ca、Zn、Ba、Hg、B、Al、Y、
Ga、In、Ti、Zr、Si、Ge、Sn、pb、Nb、Ta、
Tl、As、Sb、Bi、Cr、Mo、W、Se、Te、Mn、
Fe、Co、Ni、Pt、Nd、Gd、Er、La、Ce等の酸
化物を例示でき、2種以上の酸化物を混合したも
のであつてもよい。 本発明感応媒体は、(V2O51-x・(MyOzxで表
わされる非晶質構造の酸化物の溶液を、基材に塗
布し、乾燥することにより得られる。この溶液
は、水を媒体とするゾル溶液であり、例えば次の
方法で調製することができる。 (V2O51-x・(MyOzxなる組成の非晶質酸化
物を形成させ、これを溶媒に溶解または分散せ
しめる方法。この場合、非晶質酸化物の製法
は、公知の方法でよく、例えば原料酸化物を加
熱溶融せしめ、高速回転ロール面または冷却板
上に吹き出して急冷する方法、原料酸化物を加
熱溶融せしめ、高圧ガスにてアトマイズ化せし
めて急冷する方法、PVDまたはCVD法により
原料を蒸発、イオン化または気相反応せしめて
基板上に堆積させる方法等を挙げることができ
る。 原料酸化物を加熱溶融せしめ、溶媒中に流し
込み急冷と同時に溶解させる方法。 パナジウム及び他の添加物のアルコラートの
加水分解により溶液を調製する方法。 パナジウム酸塩を用いてイオン交換法により
溶液を調製する方法。 このようにして得られる溶液の濃度は0.001〜
10重量%程度とすればよいが、均一な薄膜を形成
させるためには0.001〜5.0重量%程度とすること
が好ましい。濃度が0.001重量%未満では塗布む
らが発生しやすく、5.0重量%を上回ると塗布膜
の厚さむらが発生しやすいので好ましくない。本
発明では、上記溶液を塗布する基板の親水性が悪
い場合には、溶液と基板とのなじみ性を向上させ
る目的で上記溶液に有機系溶媒を添加してもよ
い。有機系溶媒としては、一般的なものでよく、
代表例としてメタノール、エタノール、アセト
ン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシ
ド等を挙げることができる。有機系溶媒の添加量
は、上記溶液量の0.01〜10倍程度とすればよい。
また、上記溶液の粘性を均一にして、均質な塗布
膜を形成させ、且つ、基板との密着性を向上させ
るために該溶液に高分子材料を添加してもよい。
高分子材料としては、例えばポリビニルアルコー
ル、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸、ポリ
エチグリコール、メチルセルロース等の有機系材
料、ポリリン酸、水ガラス等の無機系材料を使用
することができる。また、有機系溶剤と併用する
ことにより、ポリメチルメタアクリレート、ポリ
エチレン、ポリカーボネート、ポリエステル等を
使用することもできる。高分子材料の添加量は、
溶液に対して、0.01〜10%程度とすればよい。本
発明では、更に、これらの溶液に、溶液の安定性
を向上させるための安定化剤、PH調整剤、乳化剤
等を添加することもできる。 本発明感応媒体を作製するには、まず、上記し
た方法によつて得た溶液を基板上に塗布する。塗
布法は、特に制限はなく、例えば浸漬法、コーテ
イング法、スプレー法、スピンナー法、ロールコ
ーター法、等でよい。基板としては、例えばガラ
ス、プラステイツク、セラミツクスなどを材質と
するものを用いることができ、板状、シート状、
フイルム状、多孔質状等の各種の形状のものが使
用できる。 次いで、基板上に塗布した溶液を室温から300
℃の範囲の温度で乾燥させることによつて本発明
感応媒体が得られる。乾燥条件を調整することに
よつて感応媒体中の水分量を適当な量に調節する
ことができる。 得られた感応媒体の透過型電子顕微鏡写真
(15000倍、加速電圧75KV)を第1図に示す。第
1図から、本発明感応媒体は、母体中に、幅数10
Å、長さ数100〜数1000Åの微細な繊維が多数存
在する構造であることが判る。該微細繊維は、電
子線回折によれば、層状構造を有するものであ
る。また感応媒体の母体及び微細繊維は、ともに
(V2O51-x・(MyOzx・nH2Oからなるものであ
ると推定される。 上記した如き構造の感応媒体が水分やガス濃度
に対して、感度よく応答する理由は、明確ではな
いが以下の如く推測される。即ち、該媒体の母体
は、雰囲気中の水分やガスをその濃度に応じて、
吸収し、排出する機能、所謂呼吸機能を有する。
そして吸収された水分やガスは、層状構造を有す
る微細繊維の層間に入る。このため、微細繊維の
層間隔は、雰囲気中の水分やガス濃度に応じて変
動し、感応媒体の特性の変化として表われる。こ
のため、水分やガス濃度の変化は、感応媒体の電
気伝導度の変化として検出される。また、該媒体
は、紫外から赤外波長領域の光を透過させる性質
を有し、従つて水分やガス濃度の変化を光の反射
率や透過率の変化として検出することもできる。 本発明感応媒体中の微細繊維の層間隔が相対湿
度の変化に対して、正確に応答することも示す実
験結果を第2図のグラフで示す。測定に用いた感
応媒体は、(V2O50.85・(TiO20.15であり、試験
室内の相対湿度を30%と90%に変化させたとき
の、感応媒体中の微細繊維の層間隔の変化をX線
回折法により測定した。第2図から、試験室内の
相対湿度の変化に対して、感応媒体中の微細繊維
の層間隔の変化が再現性よく応答することが判
る。 本発明においては、更に必要に応じて、感応媒
体の電気伝導度等を適当な値に調整するために
(V2O51-x・(MyOzx・nH2Oと無機高分子材料
及び/又は有機高分子材料とを複合化することが
できる。通常、(V2O51-x・(MyOzx・nH2Oの
みからなる感応媒体の電気伝導度は、室温で1〜
10-2(Ω・cm)-1と高く、このため水分やガス濃
度の変化を電気伝導度の変化として検出し難い場
合がある。このような場合には、 (V2O51-x・(MyOzx・nH2Oを適当な無機高
分子材料及び/又は有機高分子材料と複合化する
ことによつて、測定対象に応じた検出し易い電気
伝導度に調整することができる。 好ましい高分子材料は、ガスや水分量の変化に
対する感応性能を向上させ、感応媒体の電気抵抗
値を高める効果のある物質であり、有機高分子材
料としては、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコ
ール、ポリアクリルアミド、セルロース、酢酸セ
ルロース、エチルセルロース、メチルセルロー
ス、カルボキシメチルセルロース、ニトロセルロ
ース、酢酸ビニル等を例示でき、これらの共重合
体も使用できる。更に必要に応じて架橋剤を併用
することもできる。また無機高分子材料として
は、コロイダルシリカ、リン酸塩ポリマー、ホス
フアゼンポリマー等を例示できる。無機高分子材
料及び有機高分子材料は、単独で用いてもよく又
は適宜併用することもできる。 (V2O51-x・(MyOzx・nH2Oと高分子材料と
を複合化した感応媒体を得るには、前記した
(V2O51-x・(MyOzxの非晶質体の溶液中に、高
分子材料を加えて、溶解又は分散させた後、基板
に塗布し、乾燥させればよい。塗布法、乾燥条件
等は、(V2O51-x・(MyOzx単独の溶液を用いる
場合と同様でよい。溶液中の高分子材料の量は、
(V2O51-x・(MyOzx1重量部に対して、0.01〜
100重量部程度とし、好ましくは0.01〜20重量部
程度とする。高分子材料が100重量部を上回ると、
感応媒体の感度や電気伝導度が低下し過ぎるので
好ましくはない。 (V2O51-x・(MyOzx・nH2Oと高分子材料と
を複合化した感応媒体は、 (V2O51-x・(MyOzx・nH2Oのみからなる感
応媒体と同様に、母体中に、微細繊維が多数存在
する構造であり、高分子材料は、母体中に存在す
ると推定される。 本発明感応媒体を用いて、雰囲気中の水分やガ
ス濃度を測定する方法としては、感応媒体の電気
伝導度を測定する方法、光学的反射率や透過率を
測定する方法等が挙げられる。 電気伝導度を測定するには、常法に従つて、感
応媒体の表面又は裏面の適当な位置に電極を形成
させればよく、感応媒体上に電極を形成させた
後、更にその上に感応媒体を形成させてもよい。 本発明感応媒体を用いたセンサーの一例の断面
図を第3図に示す。第3図において、1が基板、
2及び4が感応媒体、3が電極である。 また、光学的反射率や透過率を測定する方法は
常法に従えばよく、特定波長の光、例えばHe−
Neレーザー、Arレーザー、He−Cdレーザー等
のガスレーザー光や半導体レーザー光を使用し
て、感応媒体を照射し、反射光や透過光の強度を
ホトデテクターにより測定して、その変化を読み
取ればよい。 発明の効果 本発明により以下の如き効果が奏される。 本発明感応媒体は、水分やガス濃度の変化に
対する応答性に優れたものであり、湿度センサ
ー、結露センサー、有機ガスセンサー、無機ガ
スセンサー等として使用し得る。 塗布法により作製できるので、多数な形状の
センサーや大面積の大形センサーを容易に作製
できる。 電気伝導度測定、光学的反射率や透過率の測
定等の各種の方法で、水分やガス濃度を測定で
きるので利用範囲が広い。 複合酸化物と高分子材料とを組み合わせたも
のでは、電気伝導度を任意の領域に調整できる
ので、精度のよい測定が可能となる。 実施例 以下実施例により本発明の特徴をより詳細に述
べる。 実施例 1 V2O5及びMyOz(第1表に示す各酸化物)を原
料として使用し、充分に混合した後、底部にスリ
ツトノズルが付いたpt製チユーブ中に充填し、高
周波加熱炉で融解した後、その融液を高速回転ロ
ール表面に吹き付けて、非晶質構造の (V2O51-x・(MyOzx薄帯を作製した。この時
の急冷速度は1×105〜2×106℃/秒であつた。 得られた非晶質酸化物薄帯を水に溶解して、2
重量%のゾル状溶液とした後、この溶液をガラス
基板に塗布し、乾燥して、本発明感応媒体を作製
し、次いで該媒体上に真空蒸着法で電極を形成さ
せてセンサーを作製した。乾燥条件、媒体膜厚及
び電極材料を第1表に示す。
INDUSTRIAL APPLICATION FIELD The present invention relates to a sensitive medium that can be used as a humidity sensor, a dew sensor, a gas sensor, etc., and a method for manufacturing the same. Conventional technologies and their problems A number of sensitive media for humidity sensors, dew condensation sensors, gas sensors, etc. made of materials such as organic polymers, ceramics, semiconductors, and fixed electrolytes have been studied, and their trial use is currently in progress. Or it has been put into practical use. However, in recent years, as measuring devices have become smaller, more accurate, and more sophisticated, there has been a demand for sensitive media with better performance and better workability. However, ceramic materials and semiconductor materials have disadvantages in that they require complicated manufacturing processes to be processed into sensitive media, have poor product yields, and are therefore expensive. Furthermore, organic polymer materials have problems in that they have poor durability and heat resistance, and lack reliability as sensitive media. Means for Solving the Problems In view of the problems of the prior art, the present inventor has conducted extensive research in order to obtain a sensitive medium with excellent performance and good processability. the result,
The electrical conductivity, light transmittance, reflectance, etc. of the thin film obtained by applying a solution of an amorphous oxide containing V 2 O 5 to a substrate and drying it at room temperature to 300°C are as follows: It was discovered that it responds sensitively to changes in gas and moisture content, and the present invention was completed based on this knowledge. That is, the present invention provides the following sensitive medium and method for producing the same. General formula (V 2 O 5 ) 1-x・(M y O z ) x・nH 2 O [in the formula,
M y O z is at least one of a metal oxide and a metalloid oxide, 0≦x<1, 0≦n<18. General formula (V 2 O 5 ) 1-x・(M y O z ) x・nH 2 O [in the formula,
M y O z is at least one of a metal oxide and a metalloid oxide, 0≦x<1, 0≦n<18], and an organic polymer material and/or an inorganic polymer A sensitive medium consisting of a composite material. General formula (V 2 O 5 ) 1-x・(M y O z ) x [In the formula, M y O z
is at least one of a metal oxide and a metalloid oxide
A method for producing a sensitive medium, comprising applying a solution of an amorphous oxide represented by the following formula, 0≦x<1, on a substrate and drying the solution at room temperature to 300°C. General formula (V 2 O 5 ) 1-x・(M y O z ) x [In the formula, M y O z
is at least one of a metal oxide and a metalloid oxide
A solution containing an amorphous oxide represented by a species, 0≦x<1] and an organic polymer material and/or an inorganic polymer material is applied onto a substrate, and the solution is heated at room temperature to
A method for producing a sensitive medium, characterized by drying at 300°C. The sensitive medium of the present invention is a thin film made of a composite oxide represented by the general formula (V 2 O 5 ) 1-x ·(M y O z ) x ·nH 2 O. Here, M y O z is at least one of a metal oxide and a metalloid oxide, and satisfies 0≦x<1, 0≦n<18. Although n varies depending on the moisture absorption of the sensitive medium, it is preferably 3.5 to 0.1 during medium production. Also, x is 0.5
It is preferable that it is below. Specifically, M y O z includes Li, Na, K, Cu,
Ag, Mg, Ca, Zn, Ba, Hg, B, Al, Y,
Ga, In, Ti, Zr, Si, Ge, Sn, pb, Nb, Ta,
Tl, As, Sb, Bi, Cr, Mo, W, Se, Te, Mn,
Examples include oxides of Fe, Co, Ni, Pt, Nd, Gd, Er, La, Ce, etc., and a mixture of two or more oxides may be used. The sensitive medium of the present invention can be obtained by applying a solution of an oxide having an amorphous structure represented by (V 2 O 5 ) 1-x (M y O z ) x to a substrate and drying the solution. This solution is a sol solution using water as a medium, and can be prepared, for example, by the following method. A method of forming an amorphous oxide with the composition (V 2 O 5 ) 1-x (M y O z ) x and dissolving or dispersing it in a solvent. In this case, the method for producing the amorphous oxide may be a known method, such as heating and melting the raw material oxide and rapidly cooling it by blowing it out onto the surface of a high-speed rotating roll or a cooling plate, heating and melting the raw material oxide, Examples include a method of atomizing with high-pressure gas and rapid cooling, and a method of evaporating, ionizing, or causing a gas phase reaction of the raw material by PVD or CVD and depositing it on a substrate. A method in which the raw material oxide is melted by heating, poured into a solvent, and rapidly cooled and dissolved at the same time. Method for preparing solutions by hydrolysis of alcoholates of panadium and other additives. A method of preparing a solution by ion exchange method using panadate. The concentration of the solution obtained in this way is 0.001 ~
The content may be about 10% by weight, but in order to form a uniform thin film, it is preferably about 0.001 to 5.0% by weight. If the concentration is less than 0.001% by weight, uneven coating tends to occur, and if it exceeds 5.0% by weight, unevenness in the thickness of the coating film tends to occur, which is not preferable. In the present invention, if the substrate to which the solution is applied has poor hydrophilicity, an organic solvent may be added to the solution in order to improve the compatibility between the solution and the substrate. Common organic solvents may be used,
Typical examples include methanol, ethanol, acetone, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, and the like. The amount of the organic solvent added may be about 0.01 to 10 times the amount of the above solution.
Further, a polymer material may be added to the solution in order to make the viscosity of the solution uniform, form a homogeneous coating film, and improve adhesion to the substrate.
As the polymeric material, for example, organic materials such as polyvinyl alcohol, polyacrylamide, polyacrylic acid, polyethyglycol, and methylcellulose, and inorganic materials such as polyphosphoric acid and water glass can be used. Furthermore, polymethyl methacrylate, polyethylene, polycarbonate, polyester, etc. can also be used in combination with an organic solvent. The amount of polymer material added is
The amount may be about 0.01 to 10% based on the solution. In the present invention, stabilizers, PH adjusters, emulsifiers, and the like may be added to these solutions to improve the stability of the solutions. To prepare the sensitive medium of the present invention, first, a solution obtained by the above method is applied onto a substrate. The coating method is not particularly limited, and may be, for example, a dipping method, a coating method, a spray method, a spinner method, a roll coater method, or the like. The substrate may be made of glass, plastic, ceramics, etc., and may be in the form of a plate, sheet,
Various shapes such as film, porous, etc. can be used. Next, the solution applied on the substrate was heated from room temperature to 300°C.
The sensitive medium of the invention is obtained by drying at a temperature in the range of .degree. By adjusting the drying conditions, the amount of water in the sensitive medium can be adjusted to an appropriate amount. A transmission electron micrograph (15,000 times, acceleration voltage 75 KV) of the obtained sensitive medium is shown in FIG. From FIG. 1, it can be seen that the sensitive medium of the present invention has a width of 10 in the matrix.
It can be seen that the structure has many fine fibers with lengths of several 100 to several 1000 Å. According to electron beam diffraction, the fine fibers have a layered structure. Further, both the matrix and the fine fibers of the sensitive medium are estimated to be composed of (V 2 O 5 ) 1-x ·(M y O z ) x ·nH 2 O. The reason why the sensitive medium having the structure described above responds sensitively to moisture and gas concentrations is not clear, but it is presumed as follows. In other words, the medium base absorbs moisture and gas in the atmosphere depending on its concentration.
It has the function of absorption and excretion, the so-called respiratory function.
The absorbed moisture and gas then enter between the layers of fine fibers having a layered structure. Therefore, the interlayer spacing of the fine fibers varies depending on the moisture and gas concentration in the atmosphere, which appears as a change in the characteristics of the sensitive medium. Therefore, changes in moisture or gas concentration are detected as changes in the electrical conductivity of the sensitive medium. Further, the medium has a property of transmitting light in the ultraviolet to infrared wavelength range, and therefore, changes in moisture or gas concentration can also be detected as changes in light reflectance or transmittance. Experimental results are shown graphically in FIG. 2 which also show that the interlayer spacing of the fine fibers in the sensitive media of the present invention accurately responds to changes in relative humidity. The sensitive medium used in the measurement was (V 2 O 5 ) 0.85・(TiO 2 ) 0.15 , and the fine fiber layer in the sensitive medium was changed when the relative humidity in the test room was changed between 30% and 90%. Changes in spacing were measured by X-ray diffraction. From FIG. 2, it can be seen that the change in the interlayer spacing of the fine fibers in the sensitive medium responds with good reproducibility to changes in the relative humidity in the test chamber. In the present invention, in order to adjust the electrical conductivity etc. of the sensitive medium to appropriate values, (V 2 O 5 ) 1-x・(M y O z ) x・nH 2 O and inorganic It can be composited with a polymeric material and/or an organic polymeric material. Normally, the electrical conductivity of a sensitive medium consisting only of (V 2 O 5 ) 1-x・(M y O z ) x・nH 2 O is 1 to 1 at room temperature.
10 -2 (Ωcm) -1 , which is why it is sometimes difficult to detect changes in moisture or gas concentration as changes in electrical conductivity. In such cases, (V 2 O 5 ) 1-x・(M y O z ) x・nH 2 O can be combined with an appropriate inorganic polymer material and/or organic polymer material. , it is possible to adjust the electrical conductivity to be easily detected according to the object to be measured. Preferred polymeric materials are substances that have the effect of improving sensitivity to changes in gas and moisture content and increasing the electrical resistance of the sensitive medium. Examples of organic polymeric materials include polyacrylic acid, polyvinyl alcohol, and polyacrylamide. , cellulose, cellulose acetate, ethylcellulose, methylcellulose, carboxymethylcellulose, nitrocellulose, vinyl acetate, etc., and copolymers of these can also be used. Furthermore, a crosslinking agent can be used in combination if necessary. Examples of inorganic polymer materials include colloidal silica, phosphate polymers, and phosphazene polymers. The inorganic polymer material and the organic polymer material may be used alone or in combination as appropriate. ( V 2 O 5 ) 1 - x・( M y O z ) A polymeric material may be added to a solution of an amorphous substance of M y O z ) x , dissolved or dispersed, and then applied to a substrate and dried. The coating method, drying conditions, etc. may be the same as in the case of using a solution of (V 2 O 5 ) 1-x ·(M y O z ) x alone. The amount of polymeric material in solution is
(V 2 O 5 ) 1-x・(M y O z ) x 0.01 to 1 part by weight
The amount is about 100 parts by weight, preferably about 0.01 to 20 parts by weight. If the polymeric material exceeds 100 parts by weight,
This is not preferable because the sensitivity and electrical conductivity of the sensitive medium decrease too much. (V 2 O 5 ) 1-x・(M y O z ) x・nH 2 O and a polymer material are combined into a sensitive medium, (V 2 O 5 ) 1- x Similar to the sensitive medium consisting only of x ·nH 2 O, it has a structure in which a large number of fine fibers exist in the matrix, and it is presumed that the polymer material exists in the matrix. Examples of methods for measuring moisture and gas concentrations in the atmosphere using the sensitive medium of the present invention include a method of measuring electrical conductivity of the sensitive medium, a method of measuring optical reflectance and transmittance, and the like. To measure electrical conductivity, it is sufficient to form an electrode at an appropriate position on the front or back surface of a sensitive medium according to a conventional method. A medium may be formed. FIG. 3 shows a cross-sectional view of an example of a sensor using the sensitive medium of the present invention. In FIG. 3, 1 is a substrate,
2 and 4 are sensitive media, and 3 is an electrode. In addition, the optical reflectance and transmittance can be measured using conventional methods.
You can irradiate the sensitive medium with gas laser light or semiconductor laser light such as Ne laser, Ar laser, He-Cd laser, etc., measure the intensity of reflected light and transmitted light with a photodetector, and read the changes. . Effects of the Invention The present invention provides the following effects. The sensitive medium of the present invention has excellent responsiveness to changes in moisture and gas concentrations, and can be used as a humidity sensor, a dew sensor, an organic gas sensor, an inorganic gas sensor, etc. Since it can be manufactured by a coating method, sensors with many shapes and large sensors with a large area can be easily manufactured. Moisture and gas concentrations can be measured by various methods such as electrical conductivity measurement, optical reflectance and transmittance measurement, so it has a wide range of uses. With a combination of a composite oxide and a polymer material, the electrical conductivity can be adjusted to any desired range, making it possible to measure with high precision. Examples The features of the present invention will be described in more detail with reference to Examples below. Example 1 V 2 O 5 and M y O z (each oxide shown in Table 1) were used as raw materials, and after thoroughly mixing them, they were filled into a PT tube with a slit nozzle at the bottom and heated with high frequency. After melting in a furnace, the melt was sprayed onto the surface of a high-speed rotating roll to produce an amorphous (V 2 O 5 ) 1-x (M y O z ) x ribbon. The quenching rate at this time was 1×10 5 to 2×10 6 ° C./sec. The obtained amorphous oxide ribbon was dissolved in water, and 2
After preparing a sol-like solution of % by weight, this solution was applied to a glass substrate and dried to produce a sensitive medium of the present invention, and then electrodes were formed on the medium by vacuum evaporation to produce a sensor. Drying conditions, media film thickness, and electrode materials are shown in Table 1.

【表】【table】

【表】【table】

【表】 得られたセンサーを用いて、恒温恒湿チヤンバ
ー(田葉井製作所製)内で相対湿度と直流1Vを
印加した場合の電気抵抗値との関係をLCRメー
ター(横河ヒユーレツトパツカード社製)で測定
した。その結果上記試料NO1〜45の感応媒体を
用いたセンサーは、すべて相対温度の変化に対し
て優れた応答性を示し、その測定結果は第4図の
斜線内となり、湿度センサー及び結露センサーと
して有効に使用し得るものであつた。 実施例 2 実施例1と同様にして作製した(V2O50.75
(GeO20.25非晶質薄帯の2重量%ゾル状溶液に下
記第2表に示す各高分子材料を加えて混合し、そ
の溶液を基板材料上に塗布し、加熱乾燥して感応
媒体を得た。次いで、該感応媒体上に真空蒸着法
でAuを蒸着して電極を形成させた。
[Table] Using the obtained sensor, we measured the relationship between the relative humidity in a constant temperature and humidity chamber (manufactured by Tabai Seisakusho) and the electrical resistance value when 1V DC was applied. (manufactured by Card Co., Ltd.). As a result, all of the sensors using the sensitive media of Samples No. 1 to 45 above showed excellent responsiveness to changes in relative temperature, and the measurement results were within the shaded area in Figure 4, making them effective as humidity sensors and dew condensation sensors. It could be used for Example 2 (V 2 O 5 ) 0.75・produced in the same manner as Example 1
(GeO 2 ) 0.25 Each polymeric material shown in Table 2 below is added to a 2% by weight sol solution of the amorphous ribbon, mixed, the solution is applied onto the substrate material, and heated and dried to form a sensitive medium. I got it. Next, Au was deposited on the sensitive medium using a vacuum evaporation method to form an electrode.

【表】 得られたセンサーを用いて、実施例1と同様に
して相対湿度と直流1Vを印加した場合の電気抵
抗値との関係を測定した結果を第5図に示す。ま
た試料No47のセンサーを用いて、相対湿度と交
流5Vを印加した場合の電気抵抗との関係を測定
した結果を第6図に示す。尚、交流電気抵抗値は
交流周波数1KHz、10KHz、及び100KHzの各場合
について測定した。 第5図及び第6図から、本発明感応媒体を用い
たセンサーは、直流抵抗又は交流抵抗を測定する
ことによつて、湿度センサー及び結露センサーと
して使用し得ることが判る。 また、試料No47のセンサーを用いて、密閉型
チヤンバー内のSOガス濃度と交流5V(10KHz)
を印加した場合の電気抵抗との関係を測定した結
果を第7図に、また、試料No49のセンサーを用
いて、ヒドラジンガス濃度と電気抵抗(交流5V、
10KHz印加時)との関係を測定した結果を第8図
に示す。 第7図及び第8図から本発明感応媒体を用いた
センサーは、ガスセンサーとして使用し得るもの
であることが判る。 更に、試料No46の試料を恒温恒湿チヤンバー
内に設置し、He−Neレーザー(λ=633nm)
〔ビーム径1.0mmφ、出力1mw〕光を照射し、そ
の透過光をホトダイオードで受光して、オシロス
コープにて出力電流を測定し、チヤンバー内の相
対湿度と出力電流との関係を求めた。結果を第9
図に示す。 第9図から、本発明感応媒体は透過光の測定に
より、湿度センサーとして使用し得ることが判
る。
[Table] Using the obtained sensor, the relationship between relative humidity and electrical resistance when 1 V DC was applied was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in FIG. Furthermore, using the sensor of sample No. 47, the relationship between relative humidity and electrical resistance when 5 V AC was applied was measured, and the results are shown in FIG. The AC electrical resistance values were measured at AC frequencies of 1 KHz, 10 KHz, and 100 KHz. It can be seen from FIGS. 5 and 6 that the sensor using the sensitive medium of the present invention can be used as a humidity sensor and a dew sensor by measuring DC resistance or AC resistance. In addition, using the sensor of sample No. 47, we measured the SO gas concentration in the closed chamber and the AC 5V (10KHz).
Figure 7 shows the results of measuring the relationship between hydrazine gas concentration and electrical resistance (AC 5V,
Fig. 8 shows the results of measuring the relationship with 10KHz applied). It can be seen from FIGS. 7 and 8 that the sensor using the sensitive medium of the present invention can be used as a gas sensor. Furthermore, sample No. 46 was placed in a constant temperature and humidity chamber, and a He-Ne laser (λ = 633 nm) was applied.
[Beam diameter 1.0 mmφ, output 1 mW] Light was irradiated, the transmitted light was received by a photodiode, the output current was measured with an oscilloscope, and the relationship between the relative humidity inside the chamber and the output current was determined. 9th result
As shown in the figure. It can be seen from FIG. 9 that the sensitive medium of the present invention can be used as a humidity sensor by measuring transmitted light.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明感応媒体の透過型電子顕微鏡
写真、第2図は本発明感応媒体中の微細繊維の層
間隔と相対湿度の関係のグラフ、第3図は本発明
感応媒体を用いたセンサーの断面図、第4図は本
発明感応媒体の直流電気抵抗値と相対湿度の関係
のグラフ、第5図は本発明感応媒体の直流電気抵
抗値と相対湿度の関係のグラフ、第6図は本発明
感応媒体の交流電気抵抗値と相対湿度の関係のグ
ラフ、第7図は本発明感応媒体の交流電気抵抗値
とSOガス濃度との関係のグラフ、第8図は本発
明感応媒体の交流電気抵抗値とヒドラジンガス濃
度との関係のグラフ、第9図は本発明感応媒体の
透過光の強度と相対湿度との関係のグラフであ
る。 第3図において1は基板、2及び4は感応媒
体、3は電極である。
Figure 1 is a transmission electron micrograph of the sensitive medium of the present invention, Figure 2 is a graph of the relationship between the layer spacing of fine fibers and relative humidity in the sensitive medium of the present invention, and Figure 3 is a photograph of the sensitive medium of the present invention. A cross-sectional view of the sensor, FIG. 4 is a graph of the relationship between DC electrical resistance and relative humidity of the sensitive medium of the present invention, FIG. 5 is a graph of the relationship between DC electrical resistance and relative humidity of the sensitive medium of the present invention, and FIG. 7 is a graph of the relationship between the AC electrical resistance value and the relative humidity of the sensitive medium of the present invention, FIG. 7 is a graph of the relationship between the AC electrical resistance value of the sensitive medium of the present invention and SO gas concentration, and FIG. FIG. 9 is a graph of the relationship between AC electrical resistance and hydrazine gas concentration, and FIG. 9 is a graph of the relationship between the intensity of transmitted light and relative humidity of the sensitive medium of the present invention. In FIG. 3, 1 is a substrate, 2 and 4 are sensitive media, and 3 is an electrode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 一般式(V2O51-x・(MyOzx・nH2O〔式中、
MyOzは金属酸化物及び半金属酸化物の少なくと
も1種、0≦x<1、0≦n<18である〕で表わ
される複合酸化物からなる感応媒体。 2 一般式(V2O51-x・(MyOzx・nH2O〔式中、
MyOzは金属酸化物及び半金属酸化物の少なくと
も1種、0≦x<1、0≦n<18である〕で表わ
される複合酸化物と、有機高分子材料及び/又は
無機高分子材料との複合体からなる感応媒体。 3 一般式(V2O51-x・(MyOzx〔式中、MyOz
は金属酸化物及び半金属酸化物の少なくとも1
種、0≦x<1である〕で表わされる非晶質酸化
物の溶液を基板上に塗布し、室温〜300℃で乾燥
させることを特徴とする感応媒体の製造方法。 4 一般式(V2O51-x・(MyOzx〔式中、MyOz
は金属酸化物及び半金属酸化物の少なくとも1
種、0≦x<1である〕で表わされる非晶質酸化
物と、有機高分子材料及び/又は無機高分子材料
とを含む溶液を基板上に塗布し、室温〜300℃で
乾燥させることを特徴とする感応媒体の製造方
法。
[Claims] 1 General formula (V 2 O 5 ) 1-x・(M y O z ) x・nH 2 O [in the formula,
M y O z is at least one of a metal oxide and a metalloid oxide, 0≦x<1, 0≦n<18. 2 General formula (V 2 O 5 ) 1-x・(M y O z ) x・nH 2 O [in the formula,
M y O z is at least one of a metal oxide and a metalloid oxide, 0≦x<1, 0≦n<18], and an organic polymer material and/or an inorganic polymer A sensitive medium consisting of a composite material. 3 General formula (V 2 O 5 ) 1-x・(M y O z ) x [In the formula, M y O z
is at least one of a metal oxide and a metalloid oxide
A method for producing a sensitive medium, comprising applying a solution of an amorphous oxide represented by the following formula, 0≦x<1, on a substrate and drying the solution at room temperature to 300°C. 4 General formula (V 2 O 5 ) 1-x・(M y O z ) x [In the formula, M y O z
is at least one of a metal oxide and a metalloid oxide
A solution containing an amorphous oxide represented by a species, 0≦x<1] and an organic polymer material and/or an inorganic polymer material is applied onto a substrate and dried at room temperature to 300°C. A method for producing a sensitive medium characterized by:
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