DE102009040052A1

DE102009040052A1 - Kohlendioxid-Sensor

Info

Publication number: DE102009040052A1
Application number: DE200910040052
Authority: DE
Inventors: Maximilian Dr. Fleischer; Angelika Dr. Tawil; Stefan Stegmeier
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2009-09-03
Filing date: 2009-09-03
Publication date: 2011-03-10
Also published as: WO2011026836A1

Abstract

Es wird ein Gassensor zur Detektion von Kohlendioxid angegeben. Der Gassensor weist eine Schicht aus einem gassensitiven Material auf, das sowohl linear vernetzt ist, beispielsweise ein Polymer wie Siloxan, als auch vom linearen Strang ausgehende Aminogruppen aufweist. Zur Detektion von Kohlendioxid wird eine elektrische Größe der gassensitiven Schicht direkt oder indirekt gemessen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gassensor zur Detektion von Kohlendioxid (CO₂).
Die Detektion von Kohlendioxid ist für eine Reihe von Applikationen von hohem Interesse. Beispiele sind die Beurteilung der Luftgüte in Innenräumen, energieeffizientes Ansteuern von Klimaanlagen oder die Kontrolle gereinigter Luft. Ziel der Detektion von Kohlendioxid kann eine Erhöhung des Komforts sein. Es ist aber auch möglich, unter Umständen erhebliche Energieeinsparungen zu erzielen.
So kann beispielsweise bei einem gut isolierten Gebäude nahezu die Hälfte der für eine Klimatisierung benötigten Energie durch eine bedarfsgerechte Klimatisierung eingespart werden. Der Bedarf orientiert sich dabei unter anderem am Kohlendioxid-Gehalt der Luft. Auch im Automobilbereich ist eine bedarfsgerechte Belüftung und Klimatisierung des Fahrgastinnenraums vorteilhaft. Ein Schätzwert für die Reduzierung des Verbrauchs für die Klimatisierung beträgt 0,3 l auf 100 km.
Kohlendioxid tritt bei normalen Umgebungsbedingungen in der Luft in einer Konzentration von ca. 380–400 ppm auf. Ein Sensor für Kohlendioxid muss ausgehend von dieser Basiskonzentration in der Lage sein, erhöhte Konzentrationen bis beispielsweise 4000 ppm zu detektieren. Problematisch ist dabei, dass das Kohlendioxidmolekül ein lineares, symmetrisches Molekül ist und daher kein elektrisches Dipolmoment vorhanden ist, das bei verschiedenen Transducer-Prinzipien ein Sensorsignal bewirken kann. Weiterhin ist das Molekül chemisch sehr unreaktiv.
Momentan sehr erfolgreiche Methoden zur Konzentrationsbestimmung von Kohlendioxid sind daher vor allem im Bereich der optischen Spektroskopie zu finden. Hierbei wird ausgenutzt, dass Kohlendioxid in bestimmten Wellenlängenbereichen, beispielsweise bei etwa 4,3 μm Wellenlänge, Licht absorbiert. Hierdurch ist eine genaue und selektive Messung der Konzentration von Kohlendioxid möglich. Dabei kommt es auf die chemische Reaktivität des Kohlendioxids nicht an. Nachteilig an der optischen Spektroskopie sind jedoch der komplexe Aufbau der Messsysteme und der erhebliche Aufwand, der zur Auswertung der gemessenen Spektren erforderlich ist. Das führt letztlich zu verhältnismäßig großen und teuren Messsystemen.
Festkörpersensoren wie beispielsweise Halbleiter-Gassensoren vermeiden die Nachteile der optischen Messsysteme. Sie sind klein, durch Massenproduktion im Vergleich extrem billig herzustellen und benötigen eine weniger komplexe Signalauswertung. Nachteilig bei Festkörpersensoren ist jedoch, dass sie auf eine gewisse Reaktivität der zu messenden Moleküle angewiesen sind und gleichzeitig aber alle Moleküle detektieren, die eben eine gewisse Reaktivität aufweisen. Anders formuliert haben die Festkörpersensoren eine geringe Selektivität. Das macht vor allem die Messung wenig reaktiver Spezies wie Kohlendioxid mit solchen Sensoren schwierig, da sie meist sehr stark auf Kohlenwasserstoffe oder Ozon reagieren.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Gassensor anzugeben, der eine Detektion von Kohlendioxid ermöglicht und dabei insbesondere eine ausreichende Selektivität besetzt. Diese Aufgabe wird durch einen Gassensor mit den Merkmalen von Anspruch eins gelöst. Weiterhin besteht eine Lösung in einem Betriebsverfahren mit den Merkmalen von Anspruch 16. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Der erfindungsgemäße Gassensor weist in seinem Aufbau ein gassensitives Material auf, das linear vernetzt ist und vom linearen Strang ausgehende primäre Aminogruppen aufweist und zur Erzeugung eines die Konzentration von Kohlendioxid repräsentierenden Signals ausgestaltet ist, wobei das Signal durch das Material beeinflusst wird. Allgemein werden Amine in drei Kategorien eingeteilt: primäre, sekundäre und tertiäre Amine. Sie unterscheiden sich durch die Anzahl der Wasserstoffatome, die an den zentralen Stickstoff gebunden sind, während die anderes Bindungen durch von Wasserstoff unterschiedliche Gruppen, wie z. B. eine Kohlenstoffgruppe belegt werden. Primäre Amine haben zwei Wasserstoffatome gebunden, Sekundäre eins und tertiäre kein Wasserstoffatom. In diesem Fall ist also eine primäre Aminogruppe dadurch gekennzeichnet, dass das Stickstoffatom N zwei Bindungen an Wasserstoffatome (H) besitzt und eine Bindung an das Restmolekül. Der Gassensor ist geeignet zur Detektion von Kohlendioxid. Es handelt sich also um einen Kohlendioxid-Sensor. Er ist zur Erzeugung eines die Konzentration von Kohlendioxid repräsentierenden Signals ausgestaltet.
Für die Erfindung wurde erkannt, dass durch die lineare Vernetzung im Gegensatz zu einer dreidimensional verzweigten Vernetzung die primären Aminogruppen vorteilhaft häufig nebeneinander auftreten. Dadurch wird unter anderem die Bildung von Carbamat gefördert. Diese führt wiederum zu einer deutlichen Erhöhung der Sensitivität gegenüber Kohlendioxid. Daneben werden auch die Dichte des Materials und die Hydrophobizität beeinflusst. Diese Eigenschaften haben Einfluss auf das Ansprechverhalten, die Langzeitstabilität und die Querempfindlichkeit zu Wasser. Sekundäre und tertiäre Aminogruppen zeigen keine Änderung des Austrittsarbeitssignals als Reaktion auf Kohlendioxid. Eine lineare Vernetzung ist eindeutig durch eine Materialsuntersuchung mit Mikro-Raman-Spektroskopie oder Festkörper-NMR (13C, 29Si) nachweisbar und ein solches Material daher von einem dreidimensional vernetzten Polymer unterscheidbar.
Das erfindungsgemäß verwendete linear vernetzte Material mit Aminogruppen bildet mit CO₂ reversibel geladene Spezies an der Oberfläche aus, die zu einer deutlichen Änderung der Austrittsarbeit führen. Die Carbamat-Reaktion verläuft bedingt durch die nebeneinander liegenden Aminogruppen sehr effizient und führt so zu einer sehr schnellen Reaktion des Sensors auf Kohlendioxid.
Zur Erzeugung des Signals kann im Gassensoraufbau beispielsweise eine Feldeffektstruktur vorgesehen sein. Diese weist bekanntermaßen zweckmäßig eine Drain- und eine Source-Elektrode auf, die über einen beeinflussbaren Leitungsbereich verbunden sind. Dabei ist zweckmäßig das Material im Bereich des Gates, also der Steuerelektrode der Feldeffekttransistor-Struktur vorgesehen oder das Material bildet das Gate der Feldeffekttransistor-Struktur. Die beiden Elektroden sowie der Feldbereich dazwischen werden beispielsweise über eine Passivierungsschicht geschützt. Der Leitungsbereich bzw. der Stromfluss durch den Leitungsbereich wird durch das Material beeinflusst. Am Material entsteht durch die gasinduzierte Änderung der Austrittsarbeit ein zusätzliches Potential in der Größenordnung von meist 10–100 mV, das als Gatespannung wirkt. Dieser Einfluss lässt sich beispielsweise anhand eines veränderlichen Stromflusses zwischen Source und Drain messen. Der Stromfluss oder seine Änderung werden in diesem Beispiel als Maß für die Konzentration von Kohlendioxid im Bereich des Materials verwendet.
Ein alternativer Aufbau bedient sich einer Messung der Austrittsarbeit mittels der Kontaktpotentialdifferenz. Hierbei handelt es sich um eine etwas direktere Messung der Elektronenaustrittsarbeit als beim vorigen Beispiel. Die sich ergebende Spannung wird wiederum als Maß für die Konzentration von Kohlendioxid im Bereich des Materials verwendet.
Zur Messung der Kontaktpotentialdifferenz und damit der Austrittsarbeitsänderung eines sensitiven Materials dient ein Kelvinsondenaufbau. Bei dieser ist dabei eine schwingende Referenzelektrode (meist Gold) über einen elektrischen Leiter mit einer gegenüberliegenden Elektrode verbunden, auf welcher sich das sensitive Material befindet. Dadurch können sich die Ferminiveaus dieser beiden Materialien angleichen, d. h. das Material mit dem höheren Ferminiveau (= niedrigeren Austrittsarbeit) gibt Elektronen an das Material mit dem kleineren Ferminiveau (und höherer Austrittsarbeit) ab. Die Folge ist eine Kontaktpotentialdifferenz. Durch die Schwingungsauslenkung der Referenzelektrode ändert sich die Kapazität, was einen wechselnden Verschiebestrom zur Folge hat. Eine im elektrischen Leiter dazwischen geschaltete Spannungsquelle regelt den wechselnden Verschiebestrom zu Null; die dazu nötige Spannung gibt die Kotaktpotentialdifferenz an.
Noch eine weitere Möglichkeit zur Erzeugung des Signals besteht in der Verwendung einer kapazitiven Auslesung. Dabei befindet sich das Material zwischen zwei Elektroden oder im Bereich zweier Elektroden. So kann beispielsweise das Material gasdurchlässig gestaltet sein und zwischen zwei Elektroden eines Plattenkondensators angeordnet sein. Alternativ kann das Material als Schicht auf zwei als Interdigitalkondensator ausgestalteten Elektroden oder auch als Dielektrikum in einer klassischen Kondensatorstruktur angeordnet sein, wobei im zweiten Fall zweckmäßig mindestens eine der Elektroden gasdurchlässig, also beispielsweise porös ist, um den Gaszutritt zur sensitiven Schicht zu ermöglichen. Bei Vorhandensein von Kohlendioxid wird durch die Carbamatreaktion letztlich die Kapazität zwischen den Elektroden verändert, was als elektrisches Maß für die Konzentration von Kohlendioxid verwendet werden kann.
Eine weitere Möglichkeit besteht in der massensensitiven Auslesung. Hierzu gibt es beispielsweise Ausführungen als Cantilever, mit einem Schwingquarz, FBAR, CMUT oder Oberflächenwellenbauelement. Weitere Möglichkeiten bestehen in der Verwendung als optisch transparente Schicht auf einem Surface plasmon resonance Sensor oder in der direkten Aufbringung des Materials als Gate zur Bildung einer Feldeffektstruktur, wobei Grenzflächenpotentiale zur Kanalisolierung ausgewertet werden.
Das Material liegt zweckmäßig in Form einer Schicht vor. Die Schicht weist bevorzugt eine Dicke von weniger als 1 mm auf, insbesondere liegt sie im Bereich zwischen 10 nm und 20 μm. Die laterale Ausdehnung der Schicht ist bevorzugt wesentlich größer als die Dicke. Sie beträgt beispielsweise wenigstens 100 μm oder wenigstens 1 mm. Dabei ist es vorteilhaft, wenn bei der Herstellung der Schicht ein Ausgangsmaterial zwei Anbindungsstellen zur Vernetzung zur Verfügung hat. Dadurch kann es nur einen linearen Strang bilden. Ein Beispiel dafür ist ein Siloxan mit zwei Alkoxygruppen (Sauerstoffatomen) zur Vernetzung. Es kann aber auch ein Material mit mehreren Anbindungsstellen verwendet werden, wenn dafür gesorgt wird, dass anderweitig eine lineare Vernetzung gewährleistet ist. Beispielsweise kann eine monolagige Schicht erzeugt werden. In diesem Fall ist die Schicht automatisch nur 2-dimensional vernetzt.
Es ist zweckmäßig, wenn das Signal ausreichend stark ist bezogen auf zu erwartende Konzentrationen und Konzentrationsänderungen von Kohlendioxid. Es kann vorteilhaft beispielsweise so sein, dass anhand des Signals zwischen der üblicherweise vorliegenden Kohlendioxid-Konzentration von ca. 400 ppm und einer erhöhten Konzentration von beispielsweise 600 ppm unterschieden werden kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das erste Material ein monomeres, primäres Amin mit einer zweiten funktionellen Gruppe am Kohlenstoffgerüst. Beispielsweise kann es sich bei der zweiten funktionellen Gruppe um eine Thiol-, Amino- oder Carboxylgruppe handeln. Diese funktionelle Gruppe ermöglicht eine gute chemische Anbindung der Schicht an den Untergrund zur Erzielung einer guten Schichthaftung.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Sensor ein zweites Material auf, das hydrophob ist. Das zweite Material ist dabei zweckmäßig vermischt mit dem ersten Material und bildet beispielsweise mit dem ersten Material zusammen die gassensitive Schicht. Durch die Anwesenheit des zweiten Materials wird das Material weniger mit Feuchtigkeit bedeckt und damit die Sensitivität des Materials auf Kohlendioxid verstärkt. Dadurch wird es beispielsweise möglich, geringere Änderungen der Konzentration gegenüber dem normalen atmosphärischen Hintergrund zu detektieren, als es nur mit dem Material möglich wäre. Dabei ist es vorteilhaft, wenn das erste und zweite Material derart fein durchmischt sind, dass einzelne Phasen kleiner als 10 μm, insbesondere kleiner als 100 nm sind. Hierdurch wird die verstärkende Wirkung des zweiten Materials auf die Sensitivität besonders gut zur Geltung gebracht. Durch ein idealerweise fein verteiltes hydrophobes zweites Material wird die sensitive Schicht insgesamt wasserabweisender. Dadurch werden eine zu starke Belegung der reaktiven primären Aminogruppen und deren partielle Deaktivierung verhindert.
Die Herstellung des Gemisches aus beiden Materialien kann beispielsweise erfolgen, indem bei der Polymerisation sowohl Monomere des Materials mit den primären Aminogruppen als auch Monomere des hydrophoben zweiten Materials verwendet werden. Im Polymerstrang folgen somit Teile mit Aminogruppen auf hydrophobe Teile.
Es ist vorteilhaft, wenn der Gassensor ausgestaltet ist, das gassensitive Material im Betrieb auf einer Temperatur von weniger als 70°C zu bringen oder zu belassen. Hierzu kann eine Beheizung für das Material oder die Schicht aus dem Material vorgesehen sein, die für eine Temperatur von weniger als 70°C im Material sorgt. Im Extremfall kann die Temperatur, auf der das Material belassen wird, auch die Raumtemperatur sein. In diesem Fall kann der Gassensor beispielsweise ohne Beheizungsmöglichkeit ausgestaltet sein. Dabei versteht es sich, dass bei Abwesenheit einer Beheizung das Material Temperaturschwankungen von außen ausgesetzt ist und die Temperatur nicht festgehalten werden kann. Aus einem Betrieb bei weniger als 70°C oder gar bei Raumtemperatur ergibt sich vorteilhaft ein erniedrigter oder sogar deutlich verringerter Energieverbrauch des Gassensors. Ohne Beheizung kann der Gassensor mit einer Leistung im Mikrowattbereich betrieben werden. Das führt zu einer großen Lebensdauer, wenn der Gassensor aus einem Energiespeicher, beispielsweise einer Batterie, heraus betrieben wird. Zusätzlich besteht unter Umständen die Möglichkeit, den Sensor zeitlich unbegrenzt mit Energie aus der Umgebung zu betreiben („Energy Harvesting”), beispielsweise durch Solarzellen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das erste Material ein Polymer oder Monomer, beide mit primären Aminogruppen. Die Herstellung des Materials, insbesondere einer gassensitiven Schicht aus dem Material, erfolgt beispielsweise mittels Siebdruck, einem CVD-Verfahren, Spin-Coating oder einem Sol-Gel-Verfahren. Es können auch sehr dünne, insbesondere monolagige Schichten erzeugt werden, indem man sich beispielsweise eine Thiol-Gold-Kopplung zu Nutze macht oder über einen Spacer oder ein Polymer, das sowohl Thiol-, Amino- als auch Carbonylgruppen aufweist, mittels Aktivierung mit DCC/NHS oder Glutardialdehyd ein Molekül mit Aminogruppen kovalent bindet.
Die Haftung dicker Schichten kann verbessert werden, indem Kopplungsschichten an das Substrat verwendet werden. Beispiele dafür sind die Verwendung einer Zwischenschicht aus einem Polymer, das sowohl Thiol-, Amino- als auch Carbonylgruppen aufweist und die Ankopplung des monomeren Amins mittels Aktivierung mit DCC/NHS oder Glutardialdehyd. Ebenso kann auch hier die Anbindung mittels funktioneller Gruppen wie Thiol oder Carboxyl zur Verankerung der Schicht verwendet werden.
Das erste Material kann beispielsweise ein Polyaminosiloxan sein. Infrage kommt dabei beispielsweise ein Heteropolysiloxan von Aminoalkoxysilanen in Verbindung mit hydrophoben Monomeren.
Ein konkretes Beispiel für das erste Material ist Kohlenstoffnitrid mit endständiger Aminogruppe.
Bei dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren für einen Kohlendioxid-Gassensor wird ein Material verwendet, das linear vernetzt ist und vom linearen Strang ausgehende primäre Aminogruppen aufweist. Mittels des Materials wird ein die Konzentration von Kohlendioxid repräsentierendes Signal erzeugt.
Bevorzugt wird dabei das Material einer Temperatur von weniger als 70°C verwendet. Insbesondere wird das Material vorteilhaft bei Raumtemperatur verwendet; negativ ausgedrückt wird das Material nicht beheizt. Dies hat beispielsweise den Effekt, dass batteriebetriebene oder anderweitig energieautarke Systeme eine wesentlich erhöhte Lebensdauer aufweisen. Die zur Auslesung des Signals benötigt Leistung kann bei geeigneter Auslegung im Mikrowattbereich liegen. Die Messung kann dabei auch kontinuierlich durchgeführt werden und das Vorhandensein von Kohlendioxid mit sehr schnellen Ansprechzeiten detektiert werden.
Hierbei kommt besonders der vorteilhafte Aufbau des Materials mit linearer Vernetzung und Aminogruppen zum Tragen, da diese Kombination den Betrieb bei Raumtemperatur bei ausreichenden Signalen erlaubt. Bei dem erfindungsgemäßen Gassensor kann z. B. die Bildung von Carbamaten genutzt werden, die auch bei Raumtemperatur erfolgt.
Weiterhin ist vorteilhaft, dass der Kohlendioxidsensor durch eine schnelle Desorption des Kohlendioxids von seiner Oberfläche auch zügig für einen weiteren Messzyklus zur Verfügung steht und keine Reaktivierungsprozesse benötigt. Die Signalstabilität des Signals bei Raumtemperatur ist hoch, ohne dass eine Regeneration erforderlich ist.
Bevorzugte, jedoch keinesfalls einschränkende Ausführungsbeispiele für die Erfindung werden nunmehr anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei sind die Merkmale schematisiert dargestellt und sich entsprechende Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen markiert. Die Figuren zeigen dabei im Einzelnen
1 einen Aufbau für einen Kohlendioxidsensor als SGFET,
2 ein Messergebnis einer A2EO-Schicht,
3 ein Messergebnis einer gealterten A2EO-Schicht,
1 zeigt stark schematisiert einen beispielhaften Aufbau für einen erfindungsgemäßen Sensor. Ein Substrat 1, beispielsweise ein Silizium-Substrat trägt dabei eine nicht genauer dargestellte Feldeffektstruktur aus eine Drain- und einer Source-Elektrode. Beide werden von einer Passivierungsschicht 2 abgedeckt. Getrennt durch einen Luftspalt 6 befindet sich oberhalb der Passivierungsschicht 2 eine Träger 3 mit einer gassensitiven Schicht 4. Beispiele für gassensitive Schichten werden anhand der Messergebnisse der 2 bis 5 gegeben. Gasmoleküle 5 können in den Luftspalt 6 eindringen. Sie können sich an die gassensitive Schicht 4 anlagern und deren Austrittsarbeit verändern. Diese Änderung wird gemessen. Dafür gibt es eine Reihe von Möglichkeiten. So kann beispielsweise der Stromfluss durch die Feldeffektstruktur gemessen werden. Weiterhin kann der Effekt der Austrittarbeit auch über einen Kelvinsondenaufbau detektiert werden.
Die weiteren Figuren geben Messergebnisse einer Aufbaumöglichkeit für einen erfindungsgemäßen Kohlendioxidsensor wieder. Der Kohlendioxidsensor, dessen Messergebnis in 2 dargestellt ist, weist eine sog. A2EO-Schicht als Sensorschicht auf. Zur Herstellung dieser Schicht wird Aminopropylmethyldiethoxysilan in Ethanol gelöst. Die Lösung wird in einem Glaskolben unter Zusatz einer geringen Menge Wasser 3 Stunden unter Rückfluss gekocht. Die entstandene Lösung wird nach dem Abkühlen mittels eines Spin-Coating-Prozesses auf ein Kelvinsubstrat aufgebracht und im Ofen in Stickstoffatmosphäre bei 120°C sechzehn Stunden lang ausgehärtet. Alternativ kann die schicht auch bei Raumtemperatur in mehreren Tagen oder Wochen ausgehärtet werden.
2 zeigt Messergebnisse für zwei Exemplare der so erhaltenen Sensorschicht mittels einer Kelvinsonde. Während der Messdauer wurde der Kohlendioxidsensor auf Raumtemperatur betrieben, also ohne Beheizung. Der Kohlendioxidsensor weist keine Einrichtung zur Beheizung auf. Die künstlich erzeugte Gasumgebung der Sensorschicht wies eine relative Feuchte von 40% auf. Während der mehrstündigen Messung wurde die Konzentration von Kohlendioxid von einem Grundniveau von ca. 400 ppm in Intervallen stufenweise angehoben und wieder auf das Grundniveau zurückgesetzt. Die kleinste erzeugte erhöhte Konzentration lag bei ca. 600 ppm, also ca. 200 ppm über dem Grundniveau. Die höchste erzeugte Konzentration lag dabei bei ca. 4000 ppm.
Das Messsignal CPD (contact potential difference) zeigt einen deutlichen Ausschlag bei einer Konzentration von 4000 ppm CO2. Bei geringeren Konzentrationserhöhungen ist das Signal entsprechend schwächer. Auch bei der geringsten Konzentrationserhöhung von ca. 200 ppm ist das Signal deutlich erkennbar.
Zur Zeit der Messungen, die in 2 dargestellt sind, war die A2EO-Schicht ca. einen Monat alt. 3 zeigt zwei weitere Messungen, bei denen die Schicht etwa 3 Monate alt war. Dabei wurde der gleiche Messzyklus verwendet. 3 zeigt, dass die Sensitivität der A2EO-Sensoren weiterhin vorhanden ist.

Claims

Gassensor zur Ermittlung der Konzentration von Kohlendioxid, der ein gassensitives Material aufweist, das linear vernetzt ist und vom linearen Strang ausgehende primäre Aminogruppen aufweist und zur Erzeugung eines die Konzentration von Kohlendioxid repräsentierenden Signals ausgestaltet ist, wobei das Signal durch das Material beeinflusst wird.
Gassensor gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das gassensitive Material ein monomeres, primäres Amin mit einer zweiten funktionellen Gruppe am Kohlenstoffgerüst ist.
Gassensor gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, der ein zweites Material aufweist, das hydrophob ist.
Gassensor gemäß Anspruch 3, bei dem das gassensitive Material und zweite Material derart fein durchmischt sind, dass einzelne Phasen kleiner als 100 nm sind.
Gassensor gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, ausgestaltet, das gassensitive Material im Betrieb auf einer Temperatur von weniger als 70°C zu halten.
Gassensor gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, derart ausgestaltet, dass das gassensitive Material im Betrieb bei Raumtemperatur gehalten wird.
Gassensor gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das gassensitive Material ein linear vernetztes Polymer ist.
Gassensor gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das gassensitive Material ein Polymer mit primären Aminogruppen und das zweite Material ein hydrophobes Monomer ist.
Gassensor gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das gassensitive Material ein Polyaminosiloxan ist.
Gassensor gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das gassensitive Material ein Heteropolysiloxan von Aminoalkoxysilanen und das zweite Material hydrophobe Monomere aufweist.
Gassensor gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das gassensitive Material ein Kohlenstoffnitrid oder Cysteamin mit endständiger Aminogruppe ist.
Gassensor gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das gassensitive Material ein in monomolekularer Schicht vorliegendes Trialkoxysilan ist.
Gassensor gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, aufgebaut als Feldeffekttransistor, wobei die gassensitive Schicht im Bereich des Gate des Feldeffekttransistors vorgesehen ist.
Gassensor gemäß Anspruch 13, bei dem die Feldeffektstruktur eine vom leitenden Kanal beabstandete und mit dem gassensitiven Material beschichtete Gateelektrode aufweist.
Gassensor gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, aufgebaut als Surface-Plasmon-Sensor, massensensitiver Sensor oder kapazitiver Sensor.
Betriebsverfahren für einen Kohlendioxid-Gassensor, der ein Material verwendet, das linear vernetzt ist und vom linearen Strang ausgehende primäre Aminogruppen aufweist, und bei dem mittels des Materials ein die Konzentration von Kohlendioxid repräsentierendes Signal erzeugt wird.
Betriebsverfahren gemäß Anspruch 16, bei dem das Material bei Raumtemperatur verwendet wird.