JPS6253065B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6253065B2
JPS6253065B2 JP57153984A JP15398482A JPS6253065B2 JP S6253065 B2 JPS6253065 B2 JP S6253065B2 JP 57153984 A JP57153984 A JP 57153984A JP 15398482 A JP15398482 A JP 15398482A JP S6253065 B2 JPS6253065 B2 JP S6253065B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
formula
humidity sensor
humidity
sensor material
polymer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP57153984A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5943342A (ja
Inventor
Katsuaki Umibe
Masakazu Kato
Tadao Nakaya
Minoru Imoto
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.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
Priority to JP57153984A priority Critical patent/JPS5943342A/ja
Publication of JPS5943342A publication Critical patent/JPS5943342A/ja
Publication of JPS6253065B2 publication Critical patent/JPS6253065B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • G01N27/121Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid for determining moisture content, e.g. humidity, of the fluid

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は湿度の測定、制御及び調節等を行うに
際して用いる湿度センサ材料に関するものであ
る。 近年、種々の分野で湿度の測定、制御及び調節
が行われ、高性能でありかつ小型軽量で取扱いが
簡単な電気式湿度センサ材料の要求が高く、これ
らの開発が活発に行われている。そして一般にゲ
ルマニウム、セレン、シリコン半導体を用いたも
の、金属酸化物を用いたもの及び酸化物半導体を
用いたものなど多くの湿度センサ材料が知られて
いる。 しかしゲルマニウム、セレン、シリコン半導体
を用いたものは、材料の安定化に長時間を要し特
性の再現性や安定性に多くの問題があり、特にセ
レンについては毒性にも問題がある。又金属酸化
物を用いたものは全般的に抵抗が高く実用性に乏
しいきらいがあり、酸化物半導体を用いたものに
は例えばマグネタイトの如く湿度サイクルによる
特性のヒステリシスが大きく、またそれらの製造
過程における熱処理によつて該マグネタイト
(Fe3O4)の表面が徐々に酸化してγ−Fe2O3に変
化し易いため、特性の安定性が悪い。又他に
Mn3O4+TiO2系、SnO4+Sb2O3系、Li2O−Fe2O3
系等の酸化物半導体を用いたものは、その感度が
低く、製造方法も複雑で、工程数が多いため再現
性等特性の安定性がどうしても低くなるのが避け
られない。 このように、従来の一般に知られた湿度センサ
材料にはいろいろな未解決の問題があり、特に低
湿度領域から高湿度領域の広範囲にわたつて抵抗
変化が急峻で直線的であり、ヒステリシスがな
く、かつ低湿度領域においても実用上測定可能な
抵抗値をもち安価に工業的に製造しやすい等の上
記望まれる高度の特性を有するものは現在のとこ
ろ皆無であると言つても過言ではない。 ここに本発明者等は上記のような問題を解決す
るため、種々の研究を行つた結果、感湿材として
後記する一般式で表わされる合成リン脂質モノ
マ、これらを重合したポリマ、またはこれらを架
橋したポリマの少くとも1種を用いることにより
湿度変化に応じての抵抗が直線的に大きく変化
し、低湿度領域においても実用上測定可能な抵抗
値をもち、かつ湿度変化に対して殆んど特性のヒ
ステリシスがない等の高い特性を示し、しかも安
価で大量生産可能な湿度センサ材料が得られるこ
とを見出しこの発明に到達したのである。即ちこ
の発明は、一般式、 (式中Xは−CH3又は−H、Rはビニル基等を含
む重合可能な基、又nは整数を表わす。) で表わされる合成リン脂質モノマー、これらを重
合したポリマーまたはこれらを架橋したポリマー
の少くとも1種を感湿材として用いたことを特徴
とする湿度センサ材料である。 本発明における感湿材は、上記の一般式で示さ
れるように極性基をもつリン脂質と側鎖に種々の
置換基をもつビニルモノマが結合した構造を有す
るものである。これらの感湿材における感湿部は
極性基をもつリン脂質が本質的な役割を担つてい
るものと考えられ、即ち、本発明による上記の感
湿材がすぐれた特性を示す理由が該感湿材の構成
要素としての構造式に示した如き分子内に一対の
イオンをもつリン脂質に依存し、該リン脂質の一
対のイオンが、1個のH2O分子の吸脱着に関与し
ているためH2O分子の吸脱着過程は極めて早くか
つ定量的に行われるものと考えられる。又本発明
においてその感湿特性は上記一般式で示したX、
R及びnによる種類には依存しないものと考えて
良い。 次に、一般式で表わされる本発明による感湿材
におけるRは、特にビニル基等を含む重合可能な
基の多種のものが考えられ特にこれを特定のもの
に限定する必要性は少ない。しかしこのRが次の
基、即ち
【式】
【式】
【式】
【式】又は
【式】であり、そしてXが− CH3又は−Hのものは、現段階でこれらが実験的
に合成でき非常に良好であることを確認できたの
で好ましい。将来、本発明による湿度センサ材料
で上記X、Rがn以外の極性基のリン脂質を含む
合成リン脂質モノマが得られた場合も湿度センサ
材料として上記を概ね同様の感湿特性が期待され
る。 この発明において上述した感湿材を薄膜化する
ための材料としては、具体的に、 ポリビニルアルコール
【式】 ポリエチレンイミン
【式】 ポリピロリドン−〔NH−(−CH23−CO〕−o ポリ−L−アラニン
【式】 デンプン及びグリコーゲン
【式】 ポリメタクリル酸メチル
【式】 ポリスチレン
【式】 ポリ塩化ビニル
【式】 ポリ酢酸ビニル
【式】 ポリエチレンテレフタレート エポキシ樹脂 N・N′−メチレンビスアクリルアミド
【式】 等が最も好ましく用いられる。又上記感湿材をガ
ラス、セラミツク等を材料とする多孔質体に含浸
させた構成で用いるのも非常に好ましい。 以下実施例と共に本発明を具体的に説明する。 実施例 1 感湿材として構造式、 即ち2−(メタクリロイルオキシ)−エチル−2−
(トリメチルアンモニウム)−エチルホスホネート
のリン脂質モノマ1g及びN・N′−メチレンビ
スアクリルアミド0.05gを蒸留水3.5mlに撹拌溶
解し水溶液を調製した。これをガラスフイルタを
通して過した後減圧脱気し直ちに図1に示すよ
うなクシ型金電極を形成したAl2O3セラミツク基
板上にスピンコートして薄膜を形成させた。しか
る後250W高圧水銀灯を3時間照射して重合させ
て感湿膜とした。 一方一対のクシ型金電極はAl2O3セラミツク基
板上に金ペーストをスクリーン印刷し高温で焼成
して形成させた。またリード線はリード取付部上
の感湿膜を剥離してリード線を接続し湿度センサ
セルとした。 第1図において1はAl2O3セラミツク基板、
2,3はその同一面上にクシ型に設けられた電
極、4,5はこの電極2,3にそれぞれ接続され
たリード線である。電極2,3間の電気抵抗と電
気容量を測定周波数120Hz、1KHz及び10KHzとか
えて測定した。 第2図はこの湿度センサセルについて、周波数
1KHzで測定した場合の相対湿度に対する抵抗値
を対数で示した特性図であり、同図からこの湿度
センサ材料は、広い湿度範囲にわたつて抵抗値の
対数が直線的に、かつ急峻に変化することがわか
る。しかも、20%の低湿度においても抵抗値はほ
ぼ107Ωと測定しうる範囲にはいつている。な
お、測定周波数をかえて測定した場合も相対湿度
に対する抵抗値には殆んど変化は認められなかつ
た。 次に第3図は、周波数をかえて測定した場合の
相対湿度と電気容量との関係を示し図中aは
120KHz、bは1KHz、cは10KHzにおける値であ
る。同図から中湿度領域から高湿度領域にわたつ
て電気容量はスイツチ的に増大しかつその変化量
は低周波数ほど大きいことがわかる。 同様に湿度サイクル試験を行つたがヒステリシ
スは殆んど認められず、応答速度も極めて早いこ
とを確認した。 なお図示した例は典型的なものであるが、本発
明の湿度センサ材料を用いれば、組成の相異によ
り若干の勾配の違いがあるにせよその傾向は同じ
であつた。 更にこの実施例は合成リン脂質モノマーの紫外
線重合による高分子膜であるが、他の例えば溶液
重合、塊状重合等、通常の重合方法で重合し、高
分子膜としたものでも良いことは云うまでもな
い。 この実施例の如く本発明による湿度センサ材料
は、高分子薄膜の構成で用いることができるた
め、極めて早い応答速度を示すこと、膜形成が容
易であることから安価で、大量生産が可能である
利点を有している。 実施例 2 薄膜形成材料としてポリビニルアルコールを加
えた感湿材について示す。 2−(メタクリロイルオキシ)エチル−2−(ト
リメチルアンモニウム)エチルホスホネートのリ
ン脂質モノマ1g、ポリビニルアルコール0.5
g、及びN・N′−メチレンビスアクリルアミド
0.05gを蒸留水8.5mlに撹拌溶解した水溶液によ
り実施例1と同様の方法にてAl2O3セラミツク基
板上に感湿膜を形成した。 第4図にこの湿度センサセルの1KHzにおける
相対湿度−電気抵抗特性を示す。同図によれば実
施例1に比べやや抵抗値が高いが、抵抗値の対数
はやはり直線的に変化していることがわかる。周
波数をかえて測定した場合も上記抵抗値に殆んど
差はみられなかつた。 次に第5図に同様に相対湿度−電気容量特性を
示したが、同図から実施例1に似た曲線であり、
立ち上がりがより高湿度領域に移つていることが
わかる。これはポリビニルアルコールを加えたこ
とによりリン脂質の濃度がその分減少し抵抗値が
若干高くなつていることによるものと考えられ
る。しかし、感度、応答速度などの特性は実施例
1と同等であり、薄膜形成材料を用いることによ
りより強い良質の薄膜が得られることが認められ
る。 なお、この実施例2の相対湿度−電気抵抗特性
において、湿度センサセルの電極構造をかえるこ
とにより電気抵抗値を下げることができる。又こ
の場合上述した一般式で表わされた湿度センサ材
料のうち、Xが−CH3、Rが
【式】nが2の2−(メタクリ ロイルオキシ)エチル−2−(トリメチルアンモ
ニウム)、エチルホスホネートの合成リン脂質モ
ノマに対して薄膜形成材料としてポリビニルアル
コールを用いた例を示したが、ポリエチレンイミ
ン、ポリ−L−アラニン等他の水溶性高分子重合
体を用いても感湿特性は同様の傾向を示した。 更に他の合成リン脂質モノマを用いた場合、
各々の合成リン脂質モノマ又はこれらを重合した
ポリマが溶解する溶媒に可溶な高分子重合体を薄
膜形成材料に随時用いることができる。例えば上
記一般式で、Xが−CH3、Rが
【式】nが10の10−(メタクリ ロイルオキシ)−デシル−2−(トリメチルアンモ
ニウム)エチルホスホネートの合成リン脂質モノ
マ又はこれらを重合したポリマは、ジメチルホル
ムアミドに溶解するため、ジメチルホルムアミド
に可溶な、ポリメタクリル酸メチル、ポリ塩化ビ
ニル等の高分子重合体を薄膜形成材料として用い
ることができ同様の感湿特性を示すものであつ
た。 又、この実施例では、合成リン脂質を重合した
ポリマと薄膜形成材料とよりなる湿度センサ材料
を用いた例を示したが、上記したと同様に合成リ
ン脂質モノマと薄膜形成材料とよりなる湿度セン
サ材料も同様に用いられ略同様な感湿特性を示
す。 実施例 3 2−(メタクリロイルオキシ)エチル−2−(ト
リメチルアンモニウム)エチルホスホネートのリ
ン脂質モノマー1gを蒸留水1mlに溶解し、その
水溶液を両面に電極を設けた多孔質ガラス板に含
浸させた。得られたセンサセルの1KHzにおいて
測定した、相対湿度−電気抵抗特性を第6図に示
す。同図から、合成リン脂質モノマを多孔質材料
に含浸させた湿度センサ材料が、実施例1、2で
示したと同様に湿度変化に対して抵抗値の対数が
直線的に急峻に変化しており、かつ低湿度領域に
おいても抵抗値は実測可能な値を示すことが明ら
かである。 かかる合成リン脂質モノマあるいはこれらを重
合したポリマを多孔質材料に含浸させる構成の湿
度センサ材料はその製造が極めて容易である利点
がある。 以上の説明から明らかなように本発明による湿
度センサ材料即ち感湿材によれば、広い湿度範囲
にわたつて相対湿度に対する抵抗値の対数が直線
的かつ勾配が急峻であるため、高感度な湿度セン
サを得ることができる。又、湿度サイクルによる
ヒステリシスが殆んどなく、低湿度領域に於いて
も実用上測定可能な抵抗値を有しており応答速度
が極めて早いことによる再現性の良いすぐれた実
用的な湿度センサを得ることができる。又相対湿
度と電気容量との関係で、そのスイツチ的な特性
を利用して高感度な露点センサとして使用できる
等々産業機器、家庭電化製品、医療機器等広い分
野の湿度制御を必要とする分野に利用して優れた
効果を期待できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による湿度センサ材料を用いて
構成した湿度センサセルの1例を示す平面図、第
2図は第1の実施例における相対湿度と抵抗との
関係を示す特性図、第3図は同相対湿度と電気容
量との関係を示す特性図、第4図及び第5図はそ
れぞれ第2の実施例における第2、第3図に対応
する特性図、第6図は第3の実施例における第2
図に対応する特性図である。 1……Al2O3セラミツク基板、2,3……クシ
型金電極、4,5……リード線。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一般式、 (式中Xは−CH3又は−H、Rはビニル基等を含
    む重合可能な基、又nは整数を表わす。) で表わされる合成リン脂質モノマー、これらを重
    合したポリマーまたはこれらを架橋したポリマー
    の少くとも1種を感湿材として用いたことを特徴
    とする湿度センサ材料。 2 特許請求の範囲1項における感湿材が一般
    式、 で表わされ、かつ式中のRが 【式】【式】 【式】 【式】又は 【式】Xは−CH3又は−H、 nは整数を表わすものである ことを特徴とする湿度センサ材料。 3 特許請求の範囲第1項記載の合成リン脂質モ
    ノマー、これらを重合したポリマ、またはこれら
    を架橋したポリマの少くとも1種と、薄膜形成材
    料としての高分子重合体とからなることを特徴と
    する湿度センサ材料。 4 前記薄膜形成材料として、水、アルコール、
    クロロホルム、ジメチルホルムアミドに可溶な高
    分子重合体、例えばポリビニルアルコール、ポリ
    エチレンイミン、ポリ−L−アラニン、ポリピロ
    リドン、デンプン、グリコーゲン、ポリメタクリ
    ル酸メチル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポ
    リ酢酸ビニル、ポリエチレンテレフタレート、エ
    ポキシ樹脂等の少くとも1種を用いた特許請求の
    範囲第2項記載の湿度センサ材料。 5 特許請求範囲第1項記載の合成リン脂質モノ
    マ又はこれらを重合したポリマを、ガラス、セラ
    ミツク等からなる多孔質材料に含浸させたことを
    特徴とする湿度センサ材料。
JP57153984A 1982-09-06 1982-09-06 湿度センサ材料 Granted JPS5943342A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57153984A JPS5943342A (ja) 1982-09-06 1982-09-06 湿度センサ材料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57153984A JPS5943342A (ja) 1982-09-06 1982-09-06 湿度センサ材料

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5943342A JPS5943342A (ja) 1984-03-10
JPS6253065B2 true JPS6253065B2 (ja) 1987-11-09

Family

ID=15574361

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57153984A Granted JPS5943342A (ja) 1982-09-06 1982-09-06 湿度センサ材料

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5943342A (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9023498D0 (en) 1990-10-29 1990-12-12 Biocompatibles Ltd Soft contact lens material
US6743878B2 (en) 1991-07-05 2004-06-01 Biocompatibles Uk Limited Polymeric surface coatings
US6090901A (en) * 1991-07-05 2000-07-18 Biocompatibles Limited Polymeric surface coatings
CA2353917A1 (en) * 1998-12-11 2000-06-22 Biocompatibles Limited Crosslinked polymers and refractive devices formed therefrom
CN106908514A (zh) * 2017-03-08 2017-06-30 电子科技大学 一种基于微区再溶解反应的湿度传感器薄膜及其制备方法
JP7226787B2 (ja) * 2019-04-26 2023-02-21 学校法人 関西大学 ハイドロゲルおよびその作製方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5943342A (ja) 1984-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Endres et al. Optimization of the geometry of gas-sensitive interdigital capacitors
JPH04234459A (ja) 極性ポリマーと脱ドーピングした導電性ポリマーとの混合物及びその製法
US4632879A (en) Moisture sensor
JPS6253065B2 (ja)
Liang et al. Bulk acoustic wave sensor for herbicide assay based on molecularly imprinted polymer
Li et al. Multilayer-structured poly-vanadium Acid/polyaniline composite: synthesis and properties for humidity sensing
CA1338082C (en) Production of thin films
JPS63311156A (ja) 固体参照電極及びその製造方法
US4464511A (en) Polymers which have two or more stable, reversibly interconvertible oxidation states, their preparation and their use
CN110243909B (zh) 基于多壁碳纳米管的固接型自增塑聚合物膜铅离子选择性电极
JPS6154176B2 (ja)
JP2529136B2 (ja) 感湿素子およびその製造方法
JPS6155065B2 (ja)
JPS6158778B2 (ja)
JP2004301766A (ja) 感湿材用組成物、感湿材料および湿度センサ素子
JPH06293809A (ja) 感温性ポリマー材料
JP2874022B2 (ja) 湿度センサ
JPS6252446A (ja) 感湿素子
JP2841651B2 (ja) ガス感応素子
JPH0416742B2 (ja)
JPH0210816A (ja) コンデンサの製造方法
JPS6316071A (ja) 有機薄膜
JPH05142182A (ja) 湿度センサ
JP2529137B2 (ja) 感湿素子およびその製造方法
JPH04215051A (ja) 感湿素子