DE102018208097A1

DE102018208097A1 - Gas sensor with microstructured coating

Info

Publication number: DE102018208097A1
Application number: DE102018208097.6A
Authority: DE
Inventors: Andreas Gehrold; Maria Martinez Prada
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-05-23
Filing date: 2018-05-23
Publication date: 2019-11-28

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gassensor mit einer gassensitiven und mit einer mikrostrukturellen Beschichtung beschichteten Sensoroberfläche (1). Die Beschichtung weist Mikrostrukturen (3) auf, die einen mit der Sensoroberfläche (1) verbundenen ersten Abschnitt (4) und zumindest einen zweiten Abschnitt (5), der vorgesehen ist, mit einer Flüssigkeit in Kontakt gebracht zu werden, aufweisen. Einer der Abschnitte (5) besteht dabei aus einem hydrophilen Material und der andere Abschnitt (4) aus einem hydrophoben Material.The present invention relates to a gas sensor with a gas-sensitive sensor surface (1) coated with a microstructured coating. The coating has microstructures (3) which have a first portion (4) connected to the sensor surface (1) and at least one second portion (5) provided to be brought into contact with a liquid. One of the sections (5) consists of a hydrophilic material and the other section (4) of a hydrophobic material.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gassensor mit einer gassensitiven Sensoroberfläche, die mit einer mikrostrukturellen Beschichtung beschichtet ist. Ein Abschnitt der mikrostrukturellen Beschichtung besteht dabei aus einem hydrophilen und ein anderer Abschnitt aus einem hydrophoben Material.The present invention relates to a gas sensor with a gas-sensitive sensor surface, which is coated with a microstructural coating. One section of the microstructural coating consists of a hydrophilic material and another section of a hydrophobic material.

Stand der TechnikState of the art

Umweltsensoren, insbesondere Gassensorvorrichtungen zur Messung der Qualität von Atemluft, Trinkwasser und Lebensmitteln gewinnen zunehmend an Bedeutung. Insbesondere miniaturisierte Systeme in portablen elektronischen Endgeräten stehen im Fokus von Forschung und Entwicklung.Environmental sensors, in particular gas sensor devices for measuring the quality of breathing air, drinking water and food are becoming increasingly important. In particular, miniaturized systems in portable electronic devices are the focus of research and development.

Für eine Messung der Qualität von Atemluft, Trinkwasser und Lebensmitteln werden häufig Gassensorvorrichtungen auf Metalloxid-Halbleiterbasis eingesetzt. Dabei wird die gassensitive Schicht aus einem halbleitenden Metalloxid auf bis zu einige hundert Grad Celsius erhitzt, um chemische Signalbildungsprozesse zu beschleunigen und somit eine schnelle Sensorantwort zu generieren. Dabei erfolgt die Signalleitung in dem entsprechenden Sensorelement über die Messung der induzierten Änderungen der Leitfähigkeit der gassensitiven Schicht, der Kapazität und/oder der Austrittsarbeit aufgrund der Anwesenheit des zu detektierenden Gases bzw. ausgesuchter zu detektierender Gas-Komponenten. Sensorelemente können insbesondere auf Chips implementiert sein, auf welchen die gassensitive Schicht, Heizstrukturen zum Erhitzen der gassensitiven Schicht und ggfs. weitere Elemente angeordnet sind. Sensorelemente werden üblicherweise in Gehäusen eingehaust und bilden so eine Sensorvorrichtung.For measuring the quality of breathing air, drinking water and food, gas sensor devices based on metal oxide semiconductors are frequently used. The gas-sensitive layer of a semiconductive metal oxide is heated up to several hundred degrees Celsius to accelerate chemical signal formation processes and thus generate a fast sensor response. In this case, the signal line in the corresponding sensor element via the measurement of the induced changes in the conductivity of the gas-sensitive layer, the capacitance and / or the work function due to the presence of the gas to be detected or selected to be detected gas components. Sensor elements may in particular be implemented on chips on which the gas-sensitive layer, heating structures for heating the gas-sensitive layer and possibly further elements are arranged. Sensor elements are usually housed in housings and thus form a sensor device.

Beim Einsatz solcher Gassensoren bei Flüssigkeiten gilt zu beachten, dass ihre gassensitive Schicht durch Flüssigkeiten entweder kontaminiert oder irreversibel geschädigt werden kann oder durch die Flüssigkeit die elektronischen Bauteile der Sensorelemente stark beeinträchtigt oder zerstört werden können.When using such gas sensors in liquids, it should be noted that their gas-sensitive layer can either be contaminated or irreversibly damaged by liquids or the electronic components of the sensor elements can be severely impaired or destroyed by the liquid.

Aus der Natur ist bei in Wasser lebenden Pflanzen und Tieren der sogenannte Salvinia-Effekt bekannt. Der Salvinia-Effekt beschreibt Oberflächen, die durch geeignete Anordnung von hydrophoben und hydrophilen Materialien dazu in der Lage sind, verhältnismäßig dicke Luftschichten unter Wasser zu halten. Die Stabilität der Luftschicht ist auf die Kombination von hydrophoben (Wasser abweisenden) Strukturen mit hydrophilen (Wasser anziehenden) Spitzen zurückzuführen.From nature is known in plants and animals living in water, the so-called Salvinia effect. The Salvinia effect describes surfaces which by suitable arrangement of hydrophobic and hydrophilic materials are able to keep relatively thick air layers under water. The stability of the air layer is due to the combination of hydrophobic (water repellent) structures with hydrophilic (water attracting) peaks.

Beim Untertauchen der Oberfläche in Wasser gelangt aufgrund des hydrophoben Charakters der Oberflächen kein Wasser zwischen die einzelnen Oberflächen, wodurch eine Luftschicht eingeschlossen wird. Das Wasser wird allerdings durch die hydrophilen Spitzen angezogen. Diese Anziehungskraft sorgt für eine Stabilisierung der unter dem Wasser eingeschlossenen Luftschicht. Mittels der beschriebenen Anordnung wird ein Eindringen von Wasser in die Luftschicht erschwert, wodurch ein Kontakt zwischen der beschichteten Oberfläche und dem Wasser vermieden wird.When the surface is submerged in water, due to the hydrophobic character of the surfaces, no water gets between the individual surfaces, thereby trapping an air layer. However, the water is attracted by the hydrophilic tips. This attraction ensures a stabilization of the trapped under the water layer of air. By means of the described arrangement, penetration of water into the air layer is made difficult, whereby contact between the coated surface and the water is avoided.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es wird ein Gassensor mit einer gassensitiven Sensoroberfläche vorgeschlagen. die mit einer mikrostrukturellen Beschichtung beschichtet ist. Die mikrostrukturelle Beschichtung weist Mikrostrukturen auf, die einen mit der gassensitiven Sensoroberfläche verbundenen ersten Abschnitt und zumindest einen zweiten Abschnitt, der vorgesehen ist, mit einer Flüssigkeit in Kontakt gebracht zu werden, aufweisen. Einer der beiden Abschnitte besteht aus einem hydrophilen (Wasser anziehenden) Material und der andere der beiden Abschnitte aus einem hydrophoben (Wasser abweisenden) Material. Abhängig von der Beschaffenheit der Flüssigkeit - wasserbasiert oder ölbasiert - wirken die hydrophilen und hydrophoben Abschnitte anziehend oder abstoßend auf die Flüssigkeit. Die Abschnitte werden abhängig von der Beschaffenheit der Flüssigkeit so angeordnet, dass, wenn der Gassensor mit der Flüssigkeit in Kontakt kommt, die anziehend wirkenden Abschnitte in Kontakt mit der Flüssigkeit treten und die abstoßend wirkenden Abschnitte zwischen den anziehenden Abschnitten und der Sensoroberfläche angeordnet sind. Durch die abstoßend wirkenden Abschnitte wird ein Eindringen der Flüssigkeit in den Bereich zwischen den abstoßenden Abschnitten und der Sensoroberfläche verhindert. Steht der Gassensor mit Flüssigkeit in Kontakt, bildet sich auf diese Weise eine gasförmige Funktionsschicht zwischen der Sensoroberfläche und der Flüssigkeit aus. Genauer bildet sich die gasförmige Funktionsschicht in den Zwischenräumen der Mikrostrukturen und wird von der Sensoroberfläche und der Flüssigkeit begrenzt. Die anziehenden Abschnitte halten dabei die Flüssigkeit an der gasförmigen Funktionsschicht, sodass sich eine geschlossene Flüssigkeitsschicht an bzw. über den anziehenden Abschnitten bildet. Dies dient zur Stabilisierung der gasförmigen Funktionsschicht. Die gasförmige Funktionsschicht ermöglicht den zu untersuchenden Gasteilchen die Flüssigkeit zu verlassen und in die gasförmige Funktionsschicht zu diffundieren und zu der gassensitiven Sensoroberfläche zu gelangen.A gas sensor with a gas-sensitive sensor surface is proposed. which is coated with a microstructural coating. The microstructured coating has microstructures having a first portion connected to the gas-sensitive sensor surface and at least a second portion intended to be contacted with a liquid. One of the two sections consists of a hydrophilic (water attracting) material and the other of the two sections of a hydrophobic (water repellent) material. Depending on the nature of the liquid - water-based or oil-based - the hydrophilic and hydrophobic portions are attractive or repellent to the liquid. The portions are arranged depending on the nature of the liquid such that when the gas sensor comes in contact with the liquid, the attractive portions come into contact with the liquid and the repulsive portions are arranged between the attracting portions and the sensor surface. The repulsive portions prevent liquid from entering the area between the repellent portions and the sensor surface. If the gas sensor is in contact with liquid, in this way a gaseous functional layer is formed between the sensor surface and the liquid. More specifically, the gaseous functional layer forms in the interstices of the microstructures and is bounded by the sensor surface and the liquid. The attractive sections hold the liquid at the gaseous functional layer, so that a closed liquid layer forms on or above the attracting sections. This serves to stabilize the gaseous functional layer. The gaseous functional layer allows the gas particles to be examined to leave the liquid and to diffuse into the gaseous functional layer and to reach the gas-sensitive sensor surface.

Unter mikrostruktureller Beschichtung wird verstanden, dass die auf der gassensitiven Sensoroberfläche angeordneten Mikrostrukturen eine vertikale Abmessung im Mikrometerbereich aufweisen, insbesondere in einem ersten Mikrometerbereich, der zwischen 100 µm und 1000 µm liegt. Vorzugsweise liegt bei der mikrostrukturellen Beschichtung die horizontale Abmessung der Mikrostrukturen in einem zweiten Mikrometerbereich von 10 µm bis 100 µm. Der erste Mikrometerbereich weist vorzugsweise höhere Werte, insbesondere um einen Faktor 10 bis 20 höhere Werte als der zweite Mikrometerbereich auf.By microstructural coating is meant that on the gas-sensitive Sensor surface arranged microstructures have a vertical dimension in the micrometer range, in particular in a first micrometer range, which is between 100 .mu.m and 1000 .mu.m. Preferably, in the microstructural coating, the horizontal dimension of the microstructures is in a second micrometer range of 10 μm to 100 μm. The first micrometer range preferably has higher values, in particular by a factor 10 to 20 higher values than the second micrometer range.

Für die gassensitive Sensoroberfläche kann jedwedes gassensitive Material verwendet werden. Unter anderem können auf Metalloxid basierende Sensoroberflächen oder elektrochemische Sensoroberflächen verwendet werden.For the gas-sensitive sensor surface, any gas-sensitive material can be used. Among others, metal oxide based sensor surfaces or electrochemical sensor surfaces may be used.

Nachfolgend werden vorteilhafte Anordnungen der hydrophilen und hydrophoben Materialien für unterschiedlich beschaffenen Flüssigkeiten detailliert beschrieben:

Gemäß einem Aspekt setzen sich der erste Abschnitt der Mikrostrukturen aus dem hydrophilen Material und der zweite Abschnitt der Mikrostrukturen aus dem hydrophoben Material zusammen. Diese Art der Anordnung ist für wässrige Flüssigkeiten geeignet, da die hydrophoben Abschnitte ein Eindringen der wässrigen Flüssigkeit in die gasförmige Funktionsschicht verhindern. Auf diese Weise wird die gasförmige Funktionsschicht zwischen der Sensoroberfläche und der wässrigen Flüssigkeit ausgebildet. Gleichermaßen ziehen die hydrophilen Abschnitte die wässrige Flüssigkeit an und stabilisieren dadurch die gasförmige Funktionsschicht. Somit lässt sich die Ausbildung einer stabilen Gasschicht, beispielsweise einer Luftschicht, zwischen der wässrigen Flüssigkeit und der gassensitiven Sensoroberfläche bei einer Verwendung des Gassensors in Zusammenhang mit wässrigen Flüssigkeiten realisieren.

In the following, advantageous arrangements of the hydrophilic and hydrophobic materials for differently procured liquids are described in detail:

In one aspect, the first portion of the hydrophilic material microstructures and the second portion of the microstructures are composed of the hydrophobic material. This type of arrangement is suitable for aqueous liquids, since the hydrophobic sections prevent penetration of the aqueous liquid into the gaseous functional layer. In this way, the gaseous functional layer is formed between the sensor surface and the aqueous liquid. Likewise, the hydrophilic sections attract the aqueous fluid and thereby stabilize the gaseous functional layer. Thus, the formation of a stable gas layer, for example an air layer, between the aqueous liquid and the gas-sensitive sensor surface when using the gas sensor in connection with aqueous liquids can be realized.

Alternativ setzen sich der erste Abschnitt der Mikrostrukturen aus dem hydrophoben Material und der zweite Abschnitt der Mikrostrukturen aus dem hydrophilen Material zusammen. Diese Art der Anordnung ist für ölbasierte Flüssigkeiten geeignet, da die hydrophilen Abschnitte ein Eindringen der ölbasierten Flüssigkeit in die gasförmige Funktionsschicht verhindern. Auf diese Weise wird die gasförmige Funktionsschicht zwischen der Sensoroberfläche und der ölbasierten Flüssigkeit ausgebildet. Gleichermaßen ziehen die hydrophoben Abschnitte die ölbasierte Flüssigkeit an und stabilisieren dadurch die Funktionsschicht. Somit lässt sich die Ausbildung einer stabilen Gasschicht, beispielsweise einer Luftschicht, zwischen der Flüssigkeit und der gassensitiven Sensoroberfläche bei einer Verwendung des Gassensors in Zusammenhang mit ölbasierten Flüssigkeiten realisieren.Alternatively, the first portion of the microstructures is composed of the hydrophobic material and the second portion of the microstructures is composed of the hydrophilic material. This type of arrangement is suitable for oil-based liquids, as the hydrophilic sections prevent penetration of the oil-based liquid into the gaseous functional layer. In this way, the gaseous functional layer is formed between the sensor surface and the oil-based liquid. Likewise, the hydrophobic sections attract the oil-based fluid and thereby stabilize the functional layer. Thus, the formation of a stable gas layer, for example an air layer, between the liquid and the gas-sensitive sensor surface when using the gas sensor in connection with oil-based liquids can be realized.

Gemäß einem Aspekt handelt es sich bei den Mikrostrukturen um Stäbchen, die von der gassensitiven Sensoroberfläche vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht abstehen. Der zweite Abschnitt ist hierbei an einer der gassensitiven Sensoroberfläche abgewandten Spitze der Stäbchen ausgebildet.According to one aspect, the microstructures are rods which project from the gas-sensitive sensor surface, preferably substantially perpendicularly. In this case, the second section is formed on a tip of the rods facing away from the gas-sensitive sensor surface.

Optional handelt es sich bei den Stäbchen um ein Bündel von Nanoröhrchen. Bei Nanoröhrchen handelt es sich um längliche Hohlzylinder, deren wabenförmige Struktur stabil und belastbar ist. Sie zeichnen sich des Weiteren durch ihre einfache Herstellbarkeit und ihre hohe Verfügbarkeit aus.Optionally, the rods are a bundle of nanotubes. Nanotubes are elongated hollow cylinders whose honeycomb-shaped structure is stable and resilient. They are further characterized by their ease of manufacture and their high availability.

Gemäß einem weiteren Aspekt bilden die Mikrostrukturen auf der Sensoroberfläche einen festen Schaum mit Zwischenräumen. Die hydrophilen bzw. hydrophoben Eigenschaften der Mikrostrukturen verhindern dabei ein Eindringen von Flüssigkeiten in die Zwischenräume, sodass sich in den Zwischenräumen die bereits beschriebene Funktionsschicht ausbildet.In another aspect, the microstructures on the sensor surface form a solid foam with gaps. The hydrophilic or hydrophobic properties of the microstructures prevent penetration of liquids into the intermediate spaces, so that the already described functional layer is formed in the intermediate spaces.

Gemäß einem Aspekt wird der erfindungsgemäße Gassensor zur Untersuchung von in Flüssigkeiten gelösten Gasen verwendet. Hierbei diffundieren die zu untersuchenden Gasteilchen aus der von der Sensoroberfläche abgetrennten Flüssigkeit durch die Zwischenräume der mikrostrukturellen Beschichtung in die eingeschlossene gasförmige Funktionsschicht und können auf diese Weise mit der gassensitiven Sensoroberfläche in Wirkkontakt treten und dort detektiert bzw. untersucht werden. Bevorzugt werden solche Gassensoren zur Untersuchung von Trinkwasser oder einer anderen Lebensmittelflüssigkeit verwendet.According to one aspect, the gas sensor according to the invention is used for the examination of gases dissolved in liquids. In this case, the gas particles to be examined diffuse from the liquid separated from the sensor surface through the interstices of the microstructural coating into the enclosed gaseous functional layer and can thus come into operative contact with the gas-sensitive sensor surface and be detected or examined there. Such gas sensors are preferably used to examine drinking water or another food liquid.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird der erfindungsgemäße Gassensor eingesetzt, um die gassensitive Sensoroberfläche mittels der mikrostrukturellen Beschichtung von Flüssigkeiten abzutrennen, welche die Funktion der Sensoroberfläche beinträchtigen oder sogar schädlich für die Sensoroberfläche sind. Die mikrostrukturelle Beschichtung wirkt daher als Funktionsschicht, welche die empfindliche Sensoroberfläche von Flüssigkeiten abtrennt. Auf diese Weise lassen sich Beschädigung der gassensitiven Sensoroberfläche vermeiden. In diesem Zusammenhang sind insbesondere Siloxane zu nennen, die in Verbindung mit Wasser eine für das zu untersuchende Gas undurchdringliche Sperrschicht auf der Sensoroberfläche bildet. Durch Abtrennen des Wassers von der Sensoroberfläche wird diese schädliche Wirkung von Siloxanen vermieden.According to a further aspect, the gas sensor according to the invention is used to separate the gas-sensitive sensor surface by means of the microstructural coating of liquids which impair the function of the sensor surface or are even harmful to the sensor surface. The microstructural coating therefore acts as a functional layer which separates the sensitive sensor surface from liquids. In this way damage to the gas-sensitive sensor surface can be avoided. In this context, mention should be made, in particular, of siloxanes which, in combination with water, form a barrier layer on the sensor surface which is impermeable to the gas to be investigated. By separating the water from the sensor surface, this detrimental effect of siloxanes is avoided.

Bevorzugt werden solche Gassensoren zur Untersuchung von Atemluft verwendet. Die in der Atemluft vorhandene Feuchtigkeit lässt sich hierbei von der gassensitiven Sensoroberfläche abtrennen, wodurch Beschädigungen und Fehlfunktionen des Gassensors vermieden werden können.Such gas sensors are preferably used for the examination of respiratory air. The moisture present in the breathable air can be separated from the gas-sensitive sensor surface, thereby avoiding damage and malfunction of the gas sensor.

Figurenlistelist of figures

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gassensors bei einer Verwendung in Wasser.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gassensors bei einer Verwendung in Öl.

Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.

1 shows a schematic representation of a first embodiment of the gas sensor according to the invention when used in water.
2 shows a schematic representation of a second embodiment of the gas sensor according to the invention when used in oil.

Ausführungsbeispiele der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gassensors, der mit Wasser 2 in Kontakt tritt. Der erfindungsgemäße Gassensor weist eine auf Metalloxid basierende, gassensitive Sensoroberfläche 1 auf. Die gassensitive Sensoroberfläche 1 weist eine mikrostrukturelle Beschichtung auf, die stäbchenförmige Mikrostrukturen 3 aufweist. In dieser ersten Ausführungsform weisen die Mikrostrukturen 3 jeweils einen aus hydrophoben Material gebildeten Grundkörper 4 mit jeweils einer aus hydrophilen Material gebildeten Spitze 5 auf. Der hydrophobe Grundkörper 4 ist aus einer Polymerstruktur aus Kohlenstoffnanoröhren gebildet, wobei die hydrophile Spitze 5 durch einen oxidativen Prozess so modifiziert wurde, dass sie freie Carbonylgruppen trägt. Der hydrophobe Grundkörper 4 ist orthogonal auf der gassensitiven Sensoroberfläche 1 angeordnet und fest mit dieser verbunden. Dabei verhindern die hydrophoben Grundkörper 4 ein Eindringen von Wasser aus der Wasserschicht 2 in diesen Bereich, wodurch um die hydrophoben Grundkörper 4 herum eine Luftschicht 6 ausgebildet wird, die von der darüber liegenden Wasserschicht 2 eingeschlossen wird. Somit besteht zwischen der gassensitiven Sensoroberfläche 1 und der Wasserschicht 2 kein direkter Kontakt. Die Luftschicht 6 stellt eine Funktionsschicht dar, in die Gasteilchen aus der Wasserschicht 2 eindringen können und mit der gassensitiven Sensoroberfläche 1 in Kontakt treten können. Die hydrophilen Spitzen 5 stehen in Kontakt mit der Wasserschicht 2 und wirken anziehend auf die Wassermoleküle in der Wasserschicht 2, wobei diese Anziehungskraft für eine Stabilisierung der unter der Wasserschicht 2 eingeschlossenen Luftschicht 6 sorgt. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of the gas sensor according to the invention, with water 2 comes into contact. The gas sensor according to the invention has a metal-oxide-based, gas-sensitive sensor surface 1 on. The gas-sensitive sensor surface 1 has a microstructural coating, the rod-shaped microstructures 3 having. In this first embodiment, the microstructures exhibit 3 in each case a body formed of hydrophobic material 4 each with a tip formed of hydrophilic material 5 on. The hydrophobic body 4 is formed of a polymer structure of carbon nanotubes, wherein the hydrophilic tip 5 has been modified by an oxidative process to carry free carbonyl groups. The hydrophobic body 4 is orthogonal on the gas-sensitive sensor surface 1 arranged and firmly connected to this. The hydrophobic bodies prevent this 4 a penetration of water from the water layer 2 in this area, causing the hydrophobic body 4 around a layer of air 6 is formed by the overlying water layer 2 is included. Thus, there is between the gas-sensitive sensor surface 1 and the water layer 2 no direct contact. The air layer 6 represents a functional layer in the gas particles from the water layer 2 can penetrate and with the gas-sensitive sensor surface 1 can get in touch. The hydrophilic tips 5 are in contact with the water layer 2 and have an attractive effect on the water molecules in the water layer 2 , where this attraction for stabilization of the under the water layer 2 enclosed air layer 6 provides.

2 zeigt in einer schematischen Darstellung eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gassensors der in Kontakt mit Öl 7 tritt. Analog zur ersten Ausführungsform weist der erfindungsgemäße Gassensor eine auf Metalloxid basierende, gassensitive Sensoroberfläche 1 mit einer Beschichtung aus stäbchenförmigen Mikrostrukturen 3 auf. In dieser zweiten Ausführungsform weisen die Mikrostrukturen 3 jeweils einen aus hydrophilen Material gebildeten Grundkörper 8 mit jeweils einer aus hydrophoben Material gebildeten Spitze 9 auf. Der hydrophile Grundkörper 8 ist aus Nanostrukturen von festem Polyethylenglykol aufgebaut und die hydrophobe Spitze 9 ist aus langkettigen Alkylresten aufgebaut. Der hydrophile Grundkörper 8 ist orthogonal auf der gassensitiven Sensoroberfläche 1 angeordnet und fest mit dieser verbunden. Dabei weisen die hydrophilen Grundkörper 8 das Öl 7 ab, wodurch ein Eindringen des Öls 7 in die zwischen den hydrophilen Grundkörpern 8 ausgebildete Luftschicht 6 verhindert wird und diese Luftschicht 6 von der darüber liegenden Ölschicht 7 eingeschlossen wird. Somit besteht zwischen der gassensitiven Sensoroberfläche 1 und der Ölschicht 7 kein direkter Kontakt. Die Luftschicht 6 stellt eine Funktionsschicht dar, in die Gasteilchen aus der Ölschicht 2 eindringen können und mit der gassensitiven Sensoroberfläche 1 in Kontakt treten können. Die hydrophoben Spitzen 9 stehen in Kontakt mit der Ölschicht 7 und wirken anziehend auf diese, wobei diese Anziehungskraft für eine Stabilisierung der unter der Ölschicht 7 eingeschlossenen Luftschicht 6 sorgt. 2 shows a schematic representation of a second embodiment of the gas sensor according to the invention in contact with oil 7 occurs. Analogously to the first embodiment, the gas sensor according to the invention has a metal-oxide-based, gas-sensitive sensor surface 1 with a coating of rod-shaped microstructures 3 on. In this second embodiment, the microstructures 3 in each case a basic body formed from hydrophilic material 8th each with a tip formed of hydrophobic material 9 on. The hydrophilic body 8th is built up from nanostructures of solid polyethylene glycol and the hydrophobic tip 9 is composed of long-chain alkyl radicals. The hydrophilic body 8th is orthogonal on the gas-sensitive sensor surface 1 arranged and firmly connected to this. In this case, have the hydrophilic body 8th the oil 7 which causes oil to penetrate 7 in between the hydrophilic bodies 8th trained air layer 6 is prevented and this layer of air 6 from the overlying oil layer 7 is included. Thus, there is between the gas-sensitive sensor surface 1 and the oil layer 7 no direct contact. The air layer 6 represents a functional layer in the gas particles from the oil layer 2 can penetrate and with the gas-sensitive sensor surface 1 can get in touch. The hydrophobic tips 9 are in contact with the oil layer 7 and are attractive to them, with this attraction for stabilizing the under oil layer 7 enclosed air layer 6 provides.

In weiteren, nicht dargestellten, Ausführungsformen können die Mikrostrukturen einen festen Schaum mit Zwischenräumen bilden. Der Schaum weist dabei entsprechende hydrophile bzw. hydrophobe Eigenschaften auf, die ein Eindringen von Flüssigkeiten in die Zwischenräume verhindert und ein Diffundieren von im Wasser gelösten Gasteilchen durch die Zwischenräume zulässt und dadurch den Wirkkontakt dieser Gasteilchen mit der gassensitiven Sensoroberfläche ermöglicht.In further embodiments, not shown, the microstructures may form a solid foam with gaps. The foam in this case has corresponding hydrophilic or hydrophobic properties, which prevents the penetration of liquids into the interstices and allows diffusion of dissolved gas particles in the water through the interstices, thereby enabling the effective contact of these gas particles with the gas-sensitive sensor surface.

Claims

Gas sensor with a gas-sensitive sensor surface (1), which is coated with a microstructural coating, characterized in that the coating has microstructures (3) having a first portion (4; 8) and at least a second portion connected to the sensor surface (1) (5; 9) which is intended to be brought into contact with a liquid, one of the sections (5; 8) being made of a hydrophilic material and the other section (4; 9) being made of a hydrophobic material.

Gas sensor after Claim 1 , characterized in that the first portion (4) consists of the hydrophobic material and the second portion (5) consists of the hydrophilic material.

Gas sensor after Claim 1 , characterized in that the first portion (8) of the hydrophilic material and the second section (9) consists of the hydrophobic material.

Gas sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the microstructures (3) are rods which protrude from the sensor surface (1), wherein the second portion (5; 9) is formed on a tip of the rods facing away from the sensor surface (1) ,

Gas sensor after Claim 4 , characterized in that the rods are nanotubes.

Gas sensor according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that the microstructures (3) form a solid foam with gaps.

Use of a gas sensor according to one of Claims 1 to 6 as a gas sensor for a gas dissolved in the liquid (2; 7), wherein the gas from the liquid (2; 7) diffuses through the intermediate spaces of the coating onto the sensor surface (1).

Use according to Claim 7 , characterized in that the liquid (2; 7) in which the gas is dissolved is drinking water and / or part of a food.

Use of a gas sensor according to one of Claims 1 to 6 for protecting the sensor surface (1) from a liquid (2; 7), wherein the liquid (2; 7) is separated from the sensor surface (1) by means of the coating.

Use according to Claim 7 for breathing air.