TW278187B - - Google Patents

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278 ；Λ\ A6 B6 五、發明说明（/ ) (請先閑讀背面之注惫事項再填寫本页) 1 ·本發明說Bfi 本發明係關於一種複合物料其包含不規則或規則排列之 定向微结構其部份包入包膠層内，特別係關於製造類似品 之方法K及將該複合物用於導電性高分子，薄膜共鳴罨路 ’天線，微電極或反應燫，Μ及當作多用途慼測器以偵测 蒸氣，氣體或液體分析物之存在。 2.本發明背晷 藉由許多不同型式化學與物理沈積法已製備出包含或展 規出層結構之複合物料。 .打. 例如，U.S. Patent No. 4,812,352揭示包含具有微層 (微结構曆）基質之物料，其包括均勻定向，結晶，固態， 有楗微结構，幾十個在横截面之奏|計K及製造類似品方 法。另外，’352說明視情況地等角塗佈該微層與包膠同形 -塗佈之微層。

Dirks 等人於"Columnar Microstructures in Vapor -Deposited Thin Filins, "Thin Solid Films, v〇 1 . 47, (1977), Pgs 219-33中述及在此技藝中習知方法可產 .線· 生柱狀微结構，然而，Dirks等人指出該结構並非蒸氣沈 積作用必要或找尊之结果。 U.S. Patent Ho. 3,969,545談及可產生有機或無櫬微 結構之真空沈積技術。 ―一

Floro 等人於"Ion-Bombai-dinent-Induced Whisker «Μ.

Formation of Graphite* ft J Vac. S r； i . T e n h η 〇 1 . A. vol· 1， no· 3· July/September (1983) pgs 1398- 甲 4 (210X297 公沒) -3- _ .充： A6 B6 五、發明说明（〉） 1402中敘述藉由離子轟擊法產生石墨類鬚结構。 在此技藝中典型上具有層结構之習知軟質導電性介質Μ 不同分開形式存在。例如，U.S. Patent No. 4,674,320 揭示導電性類粉材料，例如碳，藉由粒子至粒子之罨荷轉 移在可導電濃度情況下分散在分子黏结劑（binder)中。此 種安排形成各向同性(isotropicly)導電薄片’亦即’垂直 薄片平面之電阻與入平面（in-plane)電阻相同。

Bartlett^ Λ Sensors and Actuators, vο 1. 20 pg 287, 1989中揭示藉由電化學聚合作用製成導電性高分子 膜。此類高分子膜之電阻為三維向同性且傾向於高電阻。 在此技藝中其他實例談及一種^_専電層體物料藉由真 空塗層法，電化學或無電電鑛方法（electroless plating process )，印刷，粒子埋藏（particle embedding)等等應用於軟質高分子薄片上。但是，在這些 實例中導電性塗層，例如，固體金鼷層，具有低電阻且不 易控制。另外，因為導電層體在高分子基質表面*所以導 電層體至高分子基質之黏著性常常是個問題當導電層體載 < 動電流時•該黏著性問題特別明顯。如果使用非常薄或非 連續導電層在高分子基質上以增加表面電阻•則導電層體 粉劑載動力往往折衷且黏著性問題=將趨惡化。 電子性質可應用於慼應器，但是，大部份先前技藝氣體 及蒸氣感懕器乃K許多先前技藝之層體结構為基礎。該感 應器介質可以是薄或厚膜装置，其乃利用表面轚波（SAW) -4 - T 4 (210X297公沒） {請先閱磧背面之注意事項再填寫本页) .裝· •打. 緣· 278187 Lvv r 调式J A6 _B6 五、發明说明（>) 技術或合併固體電極，具缌體氣體番敏度（bulk gas sensitivity)之高分子，金屬或半導體（無機或有機）薄膜 之化學電阻器，或絕緣體中導電性粒子之均質分散液。 一般，MSAW技術為基礎之感應器製造價格昂貴且往往 只使用於可逆感懕。其不可當作非可逆感應器使用，例如 放射量测定之監控’可參考Snow等人之"Synthesis and Evaluation of Hexafluorodimethyl carb i no 1 Functional ized Polymers as SAW Microsensor Coatings, f, Polymer Reprints, 30 (2), 213 (1989); Katritzky等人之"The Development of Nev Microsensor Coatings and a Short Survey of Microsensor Technology, ,f Ana 1 j cal Chemistry ZJJ2)，83 (1989 )。 另一方面，M感應器為基礎之化學電阻器依據感應介質 之化學與物理姐合物而分為可逆或非可逆，可參考 Katritzky 等人之"New Sensor Coatings for the Detect ion of Atmospheric Contaminants and Water," Review of Heteroatom Chemistry, 3_， 160 (1990)。一 般•先前技藝之感應介質顯現出各向同性（i strop ic)或均 勻（homogeneous)氣體感應性質。具各向同性感應性質之 介質在介質全方向上展現出相同ίΤ®。此類介質典型上可 Μ只有一種测試用途。相反的，具有各向異性 (anisotropic)阻抗感應性質之介質顯現出不同入平面與 出平面氣體感應阻抗。因此•各向異性介質可允許多用途 t請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •打· 甲 4(210X297 公沒） k 年''月 νΐΐ>Ηγ 補 五、發明说明（4) 搡作。 一般，化學電阻器装置之導霉性乃發生在分散在介質之 等電粒子間。例如，U.S. Patent No. 4,674,320述及包 含置於兩電極間有機半導體層之化學轚阻氣體感測器，其 中非常小粒子或島狀物形式之高導電材料分散在有機半導 體層内。有機半導體層上之氣態汚染物吸附作用改變了隧 道電流（t u η n e 1 i n g c u r r e n t)。 U.S. Patent No. 4,631,952揭示用於測試有機液體， 蒸氣’ Μ及氣體之儀器與方法其包括電阻感應器法，即在 有液體 > 氣體或蒸氣污染物清況下，將導電粒子與可以膨 脹之材料混合。 Ruschau 等人於"〇-3 Ceramic / P-^-l y. mer Composite Chemical Sensors, S p. η r n r r and Actuators . v o 1 . 20，pgs 269-75, (1989)中揭示一種複合物粒其包含碳黑 « » (carbon black)與在聚乙烯，聚胺基甲酸脂與聚乙烯醇中 氧化釩導電性填料，可當作化學感應器使用。在有液態及 氣態溶劑情況下該聚合體可逆膨脹而打斷導電路徑且成比 例地增加電阻。 < U.S. Patent No. 4,224,595揭示具有埋藏在表面之導 電粒子之吸附型式感測器而形成經由慼應器之等電路徑。 U . S . P a t e n t N 〇 . 4 , 3 1 3 , 3 3 8揭t包含氣體感測元件之 氣體感測裝置•其包括沈稹在電極上形成電子絕緣體基質 表面上適當材質之超细緻粒子聚集體（aggregate)而形成 氣體感應性電阻膜。 (請先聞讀背面之注意事項再填弈本页) •装. •打· 甲 4 (210X 297 公潘) -6- ^78lS7 Λ 6 Π 6 五、發明説明（ U.S. Patent No. 3,820,958揭示一種判斷混合物中有 硫化氫存在之儀器及方法。將銀沈積在薄介《膜上。在將 膜曝S至含疏化氫氣體混合物之前或之後利用經由縝之霣 阻決定硫化氫存在*。 U.S. Patent No. 4,906,440掲示當作氣«偵測器使用 之感應器包含可感應曝露至液體，蒸氣或氣體之電子元件 。偵測元件包括一寬且長基底•其具有非等霣性，較具彌 性之表面，在該面上固著一會曝兹之導霉性偁別吸附粒子 N02 i . 2i,. 火 變可影響 複合物料 緊密排列 结構一端 «性材料 c )。有利 各向異性 «阻性， ih 閲 背 而 之 注 意 事 項 S 1

Sadaoka 等人於”Effects of Morphology on Detection in Air at Room Teiperature with Phth.alocyanine Thin Films," J. of Mat’l Sc 5257 ( 1 990 )中掲示基質本性•周園氣壓以及退 (annealing)時間會影響膜结晶大小。结晶的改 到空氣中NOz之偵測。 太發明埔蓉 經濟部屮央標準妁员工消$:合作社印製 簡而言之，發明乃提供一種帶有導電性表面之 ，該表面包含不連績，定向之部份包膠微结構之 層體·同時視情況地該曆體具有同形塗層其中微 曝兹出且與導《表面同一邊。較佳等角塗層為導 。較佳包膠劑（encapsulant)為®介質（dielctri 的是，該複合物料各向異性结構可較有利地提供 阻抗•亦即•平行於裉合物料表面平面之姐抗為 而垂直於物料表面之阻抗較具《容性》 •7- t紙張尺度遑用中β β家樣率(CHS) T 4規格(210 x 297公釐）

A6 B6 五、發明说明（I：?) (請先聞讀背面之注惫事項再填寫本页) 在另一観點中，共鳴電路中複合物料提供罨路之電狙性 (R)與電容性（C)成份。該共鳴電路有利於裝配成低通濾波 器*高通漶波器•帶通滤波器等等。另外，製造該複合物 料K提供適合構成電路型式之導電層。此乃藉由沈積不同 形式之结晶微结構，或經由mask等角塗層微结構，或經由 mask包膠塗層之微结構，或藉由上述之混合方法而完成。 本發明另一觀點中，談及多用途感應器。該佳一複合物 料結構對特別分析物分子之反應可選擇等角塗層與包膠劑 。藉由監控複合物料上電阻性與電容性之改變而偵測出氣 體/蒸氣/液體分子在多用途感應器上之效應。 在本應用中： 一立 •打· ”類餚結構”係指個別重覆單元，例如，材料结構，觸鬚 *桿，錐體•圓柱體，板條•稜錐體以及其他規則或不規 則幾何形狀结構； "微结構”係指可同形塗層之類鬚結構； ”微结構層”係指所有微结構结合在一起而形成之層體； ”等角塗層”意即將材料沈積在每一類鬚結構之兩邊與一 < •緣 端包圍元件而使得沈積材料形成與類聚结構元件形狀同形 ”固體化”意即使狀態改變之包膝，典型上從液體或類 液腊相至較具剛性，固態，或類固體相i例如可產生乾堍 •化學定型，冷卻•冷凍•膠凝化，聚合作用等等； ”連續性”意即無塗層介入之表面覆蓋； 甲 4(210X297W#) -8 * 五、發明説明（7 ) ”非'埋讀性”意 ”均勻性”係醞 寸改變不超過大 截面之較/少部份 25% ； ”掠'面數密度” ”氣體”意即在 賴壓力液化；Μ .破 ”薰f意—即在 質粒子氣分 圖式之簡罝說明 第81101652號專利申請案 中文說明書修正睿（84年8月） 即有周期性或非周性塗層介入之表面覆蓋； 於大小，意即個別微結構大部份横截面之尺 部份尺寸平均值太約土 25%且個別微结構横 尺寸不超過較少部份尺寸之平均值大約土 意即每單位面積微结構之數目； 標準溫度與壓力下以氣態存在之物質•但可

V 及 正常狀態即標準溫度與壓'力之液體或固雅物 散液，有時稱作煙（f U Π1 e S >。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中夬橾準局貝工消资合作社印繁 第 1 圈 鬮 示 根 搛本 發 明 切下部份 之 基 質 而 剝 離 出 毫 m 複 合 物 表 面 物 料 之 透· 視圖 » 其 帶有說明 類 顦 结 構 之 切 下 部 份 〇 第 2 圖 (a) 與 (b) ，圖示 使 用 金羼箔帶 當 作 本 發 明 接 觸 點 之 三 端 點 AC :電 路 組 態 與 簡化 之 代 表性RC略 圖 〇 第 3 圖 (a> 與 (b) 圖示 兩 毫 微複合物 介 質 條 片 » 如 第 1 圖 所 示 % 位 置 .相 鄰 Η 形 成四 端 點 網路組態 與 簡 化 之 相 等 電 路 〇 第 4 圖 (a> 與 9 圖示 具 帶 狀通過特 性 之 替 ”糸列” 組 態 K 及 簡 化 之 相 等 電 路 〇 圖 1- 4中 元 件 孀號 元件 編 HWII 號 基 質 11 界面 15 包 膠 暉 12 微结構 16 同 形 塗 層 13 複合物料 20 類 m 结 構 14 金靨箔帶 22 第 5 圖 為 m 於 實例 1與2中測量低 通 過 AC通 漶 器 轉 移 功 能 之 代 表 圖 例 〇 \ 第 6 匾 * 為 i 疳 於 實例 3 至 10三端點 網 路 低 通 過 頻 率 反 應 功· -9 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（21〇χ297公釐） 83. 3. 10,000 Π 6 五、發明説明（8 ) 能之代表圖例。 第7匾為用於實例3至10三端點網路高通過頻率反懕功 能之代表圓例。 第8顯為與唄濺至聚亞胺之共膜（Co film)比較，當複 合物層之熱量減少（a至c)時，在奄微结構表面溫度上升對 藉由本發明實例20 - 23之複合物介質導霣層散失鼋功率之 代表圖例。 第9圓⑻與（b)為實例24與31之型式B樣品《阻改變代表 圄例。 第10圈為霣例30型式C樣品靈敏度對曝S時間之代表匾 例。 第11圃為實例32型式E；樣品霣阻改變量對時間代表圈例 0 第12圓為實例34型式F樣品靈敏度對在幾個溫度與蒸氣 分壓下之時間代表圔例。 第13画為實例35型式G樣品S敏度對在幾個溫度與蒸氣 分壓下時間之代表圖例。 第14圈為S例36型式E樣品《敏度對在幾個溫度下飽和 水蒸氣時間之代表钃例。 經濟部屮央梂準杓A工消#合作社印31 (請先閲請背而之注意事項典填M頁) 第15·為霣例40型式B，E，L與Μ樣品霣容改赛鼉對時間 之代表圈例。 第16圓為型式Ε之飼塗層鬚狀複合物介»水蒸氣氧化作 用速率動力學之Arrhenius _。 第17圖為感g器霣阻變化ft對初霣阻log值之代表圔例· -10- 本紙張尺度遑《 t «家«準(CHS)甲4規格(210 x297公*) 278187 Α6 Β6 五、發明说明（1) (請先聞讀背面之注素事項再填寫本頁) ，其中斜率似乎與分析物濃度成比例。 第18圖為從第12圖之番敏度對時間數據之固態擴散代表 横型。 龄住啻淪俐之註怵 本發明揭示具有導電性表面之複合物料，製造此類具不 同表面電阻膜之方法，K及使用本發明當作具有電胆性與 罨容性之軟質電路元件。舉特別實例說明，適合直接當作 無源RC濾波網路作用之介質其具功率分散潛力。另外賁例 說明適合當作氣體，蒸氣及液體分析物感測器使用之介質 ，其乃自毫微结構複合物膜表面衍生出感應性質。感應器 僅有兩個不同功能，第一藉由蒸氣/氣體/液體分子雙重機 制影響感應器性質，K及第二乃闕^各別罨阻與電容阻抗 性質其曝露於蒸氣•氣體，或液體有測量之功能。 4- 關於第1圖，複合物料20包含包膠劑12，例如，包膠層 體12排列微結構16之髙分子，其較佳為最初正定向於基質 11之複合物。每一微结構16包含類_结構14且視情況地同 形塗曆13包袤類鬚结構14。藉由於基質11之沈積起始物質 決定微结構16之化學姐合物K形成類鬚结構14與同形塗層 < 13接下來將其應用於類鬚结構14。微結構16可Μ不規則或 規則地排列在包膠層1 2中。 如第1圖所示•複合物料20為部^扮自基質11剝離且複合 物剝離作用發生在界面15。複合物料20從基質11之剝離作 用單獨取得微結構16，精確地埋藏在包膠層表面且曝兹出 每一微结構16之一横截面末端，其中包膠曆12之包膠材料 _-11- 甲4(210X 297公潘） 〇\\)^ .：： ： , Α6 一一 :::li 上 9 B6 五、發明说明（1^ ) —邊。剝離表面之 露表面為基霣11表 ，複合物料20之曝 電子現象，例如， 常平坦則微结構 在共平面上。 與黏著性質使得類 很容易且乾淨地從 該同形塗層13之本 最主要參數。 法可使導電面稹形 質如a 1 , b卜二苯并 將導電同形塗層應 膠劑Μ如影像地包 與柔軟性使其可使 物料曝露表面，亦 Μ _制方法塗層。 {請先閱讀背*之注意事項再填寫本页) •装· •打· 表面與微结構16之曝露横截面末端在同 形狀（topography)，或複合物料20之曝 面，複合物料20自其剝離之反轉。另外 露表面為電子反應性，亦即，顯現表面 電阻性與電容性。如果基質11之表面非 16之曝S横截面末端與包膠會剝離表面 在基質界面15之類鬚结構14唯一破裂 縈结構14經得起塗層與包膠過程，並且 基質11剝離。 用於類鬚结構14之同形塗層13厚度與 質電阻為控制複合物料20之表面導電性 吾人須注意到複合物料20藉由二矣方 成構成電路之適當型式。例如，起始物 蒽顔料可經由mask沈積，或經由mask可 用至類_结構，或在印相操作上應用包 膠塗層類鬚结構。本發明介質之小體積 用於不同共鳴電路配備上。此外•複合 即反應表面，可用絕緣體或其他介電質 •線· 本發明可當作基質使用之材料包括那些應用於基質上後 續材料之沈積及退火步驟期間曝ism各種溫度與壓力下曝 II而保持其完整性者。該基質可為软質或剛性，平面或非 平面*凸面，凹面，非球形或其姐合。 較佳基質材料包括有機或無機材料，例如，高分子.金 -12-甲 4(210X297 公飧） 278187 Λ 6 Π 6 五、發明説明（11) 屬.陶棄，玻瑰，半等體。較佳有櫬基霣包括聚亞醚胺膜 ，商擦品KAPTONTM商業上可取自DuPont Corp., Wilmington, DE。另外適於本發明基質材料實例可由 U . S . P a t e n t N 〇 . 4,8 1 2 , 3 5 2得知，且併入本文以供參考 0 用於製備類鬚结構之起始材料包括有櫬及無機化合物。 類鬚结構對後續同形塗層與包膠材料必須為非反應性或鈍 性體。除了起始材料可產生類鬚结構外•一些技術或方法 亦可用來產生類鬚姐態之粒子。 例如*揭示製造有櫬微结構層方法有J. Sci.

Techno 1 . A. vol. 5, no. 4, July/August (1987), p g s 1914-16； J. Sci. Tp r h η ο I o 1 . A. vol. 6, no. 3 , May/June (1988), pgs 1907-11; Thin Solid Films, vol. 186, (1990), pgs 327-47； U.S. Patent No. 3,9 6 9 , .5 4 5 ； Rapid Quf>nrhftH Metals. ( P r o c . of the Fifth Int'l Conf. on Rapidly Quenched Metals), 經濟部屮央標準/0员工消费合作社印製 (諳先閱請背而之注*事項#碼wf W) W u r z b u r g , G e r ra a n y , S e p t. 3 - 7 ( 1 9 8 4) ; S . S t e e b 等人 之 Eds. Elsevier Science Publishers B.V., New York (1985), pgs 1117-24； U.S. Patent. No. 4,568,598； Photo. Sci. and Rng. . vol. 24, no. 4,

July/August, (1980), pgs 211-16; M 及 U.S. Patent No. 4,340,276，造些掲示併入本文以供參考。 製造以無櫬-，金靥-，或半専髁為基礎之微结構層’或類 鬚结構之方法掲示於U . S . P a t e n t N 〇 . 4 , 9 6 9 , 5 4 5 , J . -13- 本紙ΛΛ虎遑用中β «家掾準(CNS)甲4規格(210x297公釐} ^78187 Lnv rr瓜j補充 A6 B6 五、發明說明（丨7)

Vac. Sci. Tech. A, vol. 1, n〇. 3, July/Sept. (1983), Pgs 1398-1402; U.S. Petent Ho. 4,252,864; 4,396,643; 4,148,294; 4,155,781; K 及 4,209,008，這 些揭示併入本文K供參考。 有機化合物包括平面分子，其包含鐽狀或具廣泛非定域 化π —電子密度之環狀物。這些有機材料以交叉鏠式姐態 结晶。較佳有機材料可大致分類為多核芳香族碳氫化合物 與雜環芳香族化合物。 於 Morrison 與 Boy· d 之 Organic Chemistry, 3rd ed. /U 1 y n 與 B a c ο n 之 I n c . (B o s t ο η , 19 7 4)，C h a p . 3 0 提及多 核芳香族碳氫化合物。在相關資料之Chap. 31提及雜環芳 香族化合物。 較佳多核芳香族碳氫化合物包拮，例如，萘，菲， al,bl -二苯并蒽，蒽，暈笨，與笨駢菲。較佳多核芳香族 碳氫化合物為Ν,Ν' -二（3,5 -甲苄基）al，b卜二笨并蒽。 -3,4, :9,10雙（二羰基亞醯胺），商標品為C. I. Pigment Red 149 商業上可取自 American Hoechst Corp.,

Sommerset, NJ (此後係稱為al,bl-二苯并Μ紅）。 < 較佳雜環芳香族化合物包括，例如，呔菁，吡咯紫質， 咔唑，嘌呤，與蝶呤。更佳雑環芳香族化合物包括，例如 ，吡咯紫質，與酞菁，Μ及其金1¾¾合物，例如，銅酞菁 。該化合物可取自 Eastman Kodak, Rochester, 使用此技藝中热知技術將類黷體之有機材料塗層至基質 上其包括但不限於真空蒸發法，飛濺塗層法•化學蒸氣沈 -14- 甲 4(210X297 父沒） {請先閱讀背面之注意事項再填寫本页) •St. ’打· •線 278187 」 π八〆… ，冲 t /- ¾ ; ΛΡ 二..............fjfg 五、發明說明（巧） 積法，噴霧塗層法，Langnuir Blodgett ，或刀刮塗層法 而將類鬚结構塗層至基質上。較佳地乃藉由物理真空蒸氣 沈積法使用有機層（即在真空情況下昇華有機材料）。在 沈積期間較佳基質溫度乃依據所選擇之有機材料而定。對 al,b卜二苯并葸紅而言，基質溫度接近室溫（即大約25*C )最令人滿意。 在製造有機類鬚结構較佳方法中，沈積有機層厚度決定 於退火步驟期間形成之微结構大部份尺寸。類餚结構14於 基質 11 上生成且具有 U.S. Patent Application Serial No. 07/27 1,930, filed Hov. 14, 1988 述及之特性與方 法且併入本文K供參考。獲至類聚结構14之方法於下文實 例1中亦提及。當有機材料為a丨二苯并葸紅時該層體 厚度，在退火之前，較佳為大約0.05至大約0.25微米範圍 内，更佳為0.05至0.15微米範圍内。將有機物質退火而產 生類聚結構。該類_結構較佳為單結晶或多结晶而非非晶 型（amorphous)。由於微結構之结晶性與均匀定向性所Μ 鬚结構層體之化學與物理性質為各向異性。 典型上，類聚结構之定向乃均勻地與基質表面相關。該 结構較佳為正定向於基質表面，亦即，垂直於基質表面、 類顦结構之軸較佳為大部份互相平行。類顦結構典型上具 均句大小與形狀，且沿著主軸具均=¾横截面維度。每一结 構較佳長度為0.1至2.5微米範圍內，更佳為0.5至1.5微米 範圍内。每一結構之直徑較佳為不超過〇.1微米。 第1圖所示之類鬚结構14較佳為賁質上單軸定向。 _ -15- 甲 4(210X297乂沒） {請先《讀背面之注意ί項再填需本页) •装· •打· g\\〇V^ A6 B6 五、發明说明（丨Ψ) 次微米寬度與幾微米長度之微结構16為包含使用導電性 材料同形塗層之有機顔料核心鬚體之複合物。 類鬚结構較佳具有高縱横比，（即，長度對直徑比率在 大約3:1至大約100:1範圍内）。大部份類類结構尺寸與最 初沈積有機曆厚度成正比。同形塗層微结構16之一實數密 度較佳為40至50每平方微米範圍内。 同形塗層材料一般可強化包含微結構層之微结構。該塗 層材料較佳地具有導電性質且擇自該族包含有機材料，例 如導電性有機材料*可參考”the Organic Solid State” C o w e n 等人之 C h e m & Eng. News. July 21 (1986) pgs 28-45,金羼材料，或半導體無機材料，例如矽或鎵砷化物 。該同形塗層材料更佳為金羼或合金。金羼同形塗層 材料較佳擇自該族包含鋁，鈷，鎳鉻，鈷鉻，銅，鉑，銀 ，金，锇，與鎳。 有機同形塗層材料較佳擇自雜環多核芳香族。較佳無機 同形塗層材料為半導體。 類鬚结構周圍同形塗層壁厚較佳為大約0.5奄微米至大 約30毫微米範圍内。 < 使用傳统技術可將同形塗層沈積至微结構層包括，例如 ，於 U.S. Patent Application No. 07/271,930, Supra 中所談及之技術。同形塗IS較佳7^1睹由避免來自機械或類 機械力微结構層干擾之方法沈積。同形塗層更佳乃藉由真 空沈積方法沈積，例如，真空昇華，噴濺法，蒸氣轉移， 以及化學蒸氣沈積法。 _-16- 甲 4(210X297 公沒） {請先閑讀背面之注惫事項再填寫本页) .装· •打· •線· A6 Γ Β6 五、發明1¾明 (\ζ) 包膠材料較佳為其可應用於液體或類液體狀態中同形塗 層微結構層之曝露表面，且其可被固化。該包膠材料於蒸 氣或類蒸氣狀態時可應用於同形塗層微结構層曝兹表面。 另外，包膠材料為固體或類固體物質，較佳為粉末或類粉 未*其可應用於同型塗層微結構層之曝露表面•而變形（ 例如，藉由加熱）為液體或類液體狀態（在沒有負向影堪 同形塗層微结構層複合物情況下），然後再固化。 包膠材料更佳為有機或無機材料。包膠材料對欲偵測氣 體或蒸氣污染物可展現出®敏度。另外，該包膠劑最好， 雖然非必要，可滲透至氣體或蒸氣污染物中。 較佳有機包膠材料為藉由凡德瓦力聚集在一起之分子固 體，例如有機顔料，包括al,bl -;毛并葸紅，酞菁與吡咯 紫質與热塑性聚合物及共聚物且包括，例如，衍生於稀類 之聚合物與其他乙烯基單體，縮合聚合物，例如聚酯，聚 亞醢胺，聚醯胺，聚醚，聚腺酯，聚脲，以及天然聚合物 及其衍生物，例如，繼維素，纖維素硝酸盥，膠凝，蛋白 質’與橡膠。逋合之無機包膠材料包括，例如凝膠，膠溶 體，或半導體，或藉由真空方法而使用之金羼氧化物。 c 塗磨包膠材料厚度較佳為大約1微米至大約1〇〇微米範 圍内’且更佳為大約6微米至大約50微米範圍内。 賴由適於特別包膠材料之方法可％包膠材料應用於同形 塗層微结構層。例如’液賄或類液賭狀態之包膠材料藉由 浸塗層法，蒸氣縮合法，噴霧塗層法，滾简塗層法，小刀 塗層法’或刀片塗層法或其他热悉此技藝人士習知之塗層 {請先《讀背面之注意事項再填寫本页) .¾. •打. •線 甲 4(210X297 公廣） 17 278187 Λ 6 Η 6 經濟部屮央栉準而员工消费合作社印製 五、發明説明（16) 方法，可應用於同形塗層撖结構層之嗶露表面上。藉由使 用傳铳沈積技術包括，例如，真空蒸氣沈積法’化學蒸氣 沈積法，或等離子蒸氣沈積法，可應用蒸氣或類蒸氣狀態 中之包膠材料。 藉由使用足夠之能置，例如，藉由傳導或輻射热將固賴 或類固體變形為液體或類液體材料，可使固體或類固體包 膠材料應用於同形塗曆微结構層之表面，然後固化該 液或類液體材料。 藉由迪合於持殊使用材料之方法可固化包膠材料。此類 固化方法包括，例如，此技藝中習知硬化或聚合技術，包 括，例如•輻射，自由基，陰離子·陽離子，階段生成方 法，或其姐合方法。其他固化方法包括，例如，冷凍與膠 凝。 在聚合物硬化後，包含同形塗層微结構層與包膠曆12生 成之複合物料20乃藉由機械方法，例如，從基質拉出複合 物層’從複合物層拉出基質，或兩者皆具，自有櫬基質界 面15上基質11(參看第1圖）剝離。在一些例子中，在固化 包膠材枓期間複合物層可自身剌離。 藉由包膠材料之介霣常數，膜厚度與使用之平面面積決 定複合物料之《容性質。導霣粒子與周園包膠劑精密接觸 可獲知包膝劑整體介霣反應，其只是霣路鋁與複合物導霣 邊之物理接觭，亦即，在聚合物表面沒有金臞過層 (overlayer)之蒸發或唄梱塗靥情況下通常需要使用介霣 質表面將専《介入竪《 ®子接觸中。 -18- 本紙Λ尺A遑用t« 8家樣準(CHS)甲4規格(210X297公釐) (請先閲請背而之注意事項#艰^.貝) 裝- 訂- 線‘ ^\\0\^ ^V，；VV；/>A： ^ A6 五、發明説明（丨” 介質结構異向性之唯一性質乃其複合物阻抗為異向性。 亦即*平行於複合物膜表面之阻抗較具電阻性，而垂直表 面之P且抗較具電容性，此乃藉由較厚包膠劑層非常大電抗 (reactance)決定 〇 胃2 ®<a)與如乃利用本發明複合物料薄軟質條片之鈍性 m P且性（10及電容性（C)說明姐態。在所有案例中，電阻與 乃分佈於複合物料整體面積空間中。關於第2圖 (a> 7¾將胃電金觴箔帶應用在相對於毫微结構邊之包膠聚合 物邊上。在X’ Y與Z三點可形成電子接觸點。此乃相當於 第一级近似之三端點網路，如第2圖（b)所示。依據交流電 (AC)電壓訊號输入與输出之端點對數，該複合物條片可先 當低通或高通攄波器電路。例如丄|用經由端點X與Z ( 或Y與Z)之输入訊號且取經由端點γ與z(或X與Z)之输出訊 號即相當於低通濾波器。另一方面，使用經由端點Z與Y (或Z與X)之输入訊號及經由端點X與Y (或Y與X)之输出訊 號而產生高通《波器。使用輸出與输入訊號至端點對之第 三姐合上，例如，經由端點X與Y (或Z與X)使用之输入訊 號及經由端點Z與Y (或Z與X)测量之输出訊號而產生簡單 < 電容性偶合分壓器。金屬萡帶不箱要使用單片因此可產生 多端點。如本文所使用，"低通濾波器’意即過.濾器網路通 過所有低於特定頻率之少量且無耗is之頻率。”高通濾波 器”一詞意即具有從特定頻率至無限頻率之單一傅送帶之 波動過滤器。”分壓器” 一詞意即經由電壓連接電阻器或反 應器且輕打訊號Μ形成固定或不同且可取得之分壓。 甲 4(210X297公沒） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本页) f •打· •線’ ____-19 ~ 278187 五、發明説明（18) 分壓。 第3圖如及⑸說明形成帶有兩片平行 物膜之四端點網路姐態而使得複合物膜 及相瞄之相等電路。在每一邊之末端形 所示之點W，X，Y與Z。依據输入與输出 合•而具有不同過濾器特性，或形成不 路。 第4圓與（b)乃說明形成四端點網路 排列奄微结構複合 導電邊朝向外面以 成電子接觸點，如 使用端點之不同姐 同之二與三端點網 之姐態其帶有兩片 請 先 閲 in 背 而 之 注 意 事 項 ·*« 經濟部屮央棍準而β工消费合作社印31 ”串連”排列複合物膜以及簡化之相等電 當於帶狀通過《滹器。在所示點V· X.， 形成霣子·接觸點。”帶狀通過過濾器”一 帶之被勡遇濾器·其中過濾器減低此帶 «萡帶22可由其複合物條片取代。 再參照第1圓* K感懕器而言複合物 入平面表面轚阻性及類鬚结構14平面中 ，蒸氣或液體分析物所影響之簡單S敏 可能涉及相郯餚體接觸如從點至點之電 經或放出電荷至位於導鼋性同形塗層微 近薄包膠材料12。因此，如果 > 分析物 構14之同形塗腰13之導®性，或微结構 或鄰近包膠材料12之《荷轉移性質，則 阻抗將改變。包膝之前藉由控制應用於 塗曆13厚度·•初表面《阻容易有大範園 K —種簡便坎質高分子形式產生感應 路。此排列大約相 Y與Z每一邊之未端 詞意即具單一傳送 每一邊之頻率。金 枓20奄微 電流阻抗 探針。該 "7* ” rffl. 'Λ ” 于過涵 结構16空 影》應用 16之相Μ 複合物料 類鬚结構 之改變。 器介質· 结構邊之 ，為氣體 電導機制 ，以及流 隙上之最 於類鬚结 分離性* 20之表面 14之導« 其可切成 •20- 本紙張尺度遑用+ «家«準(CNS)甲4規格(210x297公釐) B 6 五、發明説明（19) 任意大小與形狀。藉.由與導電性，化學活性表面接觸而可 簡單地製成電子連接。 再參照第1圖，當作氣體，液體或蒸氣感懕器使用之複· 合物料20之物理结構，其包含聚合物膜12，視情況地對重 要蒸氣或氣體有感應性，且在其表面已包膠分離類鬚结構_ 1 4之緊密，無規則排列。該類鬚结構1 4典型上大約為—至 數毫米長度，次微米寬度。微结構16包含帶有同形塗層 13之有機顔料核心類鬚结棒，典型導電性材料，以及視情 況地對欲感應之蒸氣或氣體具S敏性。 在第1圖與上文中已述及複合物介質之结構。包膠材 12與同形塗層可針對氣體/蒸氣/液體分析物之靈敏性作選 擇，參照Katritzky 等人之”New Sensor-Coatings for the Detection of Atmospheric Contamination and Water," supra 。典型上感應之氣體，蒸氣或液體包括但 不侷限於丙_，甲乙酮，甲苯，異丙酵，硫化氫，氨，二 氧化碳，一氧化碳，一氧化二氮，二氧化硫，一般有機磷 經濟部屮央榀準^员工消许合作社印^ 1 , 1 , ：1 -三氯乙烷， 瑁己烷，VMP石腦 Freon™ 113 > 乙 氰化氫，甲苯二異 以及甲醛。感應器 先 間 in 背 而 之 注 意 事 項 卜 π 化物，氯乙基硫化乙烷，二甲基，笨 苯乙烯，己烯，乙酸乙酯，過氛乙烯 油，2 -乙氧基乙酵，氛仿，二氯甲烷 酵，環氧乙烷，氟化氫，氯，氣化氫 氰酸鹽，甲烯二-對位-苯烯異氰酸馥 較佳感應性質為霣阻抗。 由於等霣性同形塗層與聚合物包膠劑可各別針對特別重 要之分析分子之俚別*敏性作埋擇，所以本發明之«應複 21 本紙張尺來遑和+ 家《毕(CNS) Τ4規格(210x297公*) 278187 A 6 η 6 五、發明説明（2〇) 經濟部屮央標準而员工消费合作社印31 合物料為雙重用途感應器。 Μ第二觀點而言該感應複合物料為雙 第3圖⑹所示之感應器，藉由霣容之改 膠劑吸附之蒸氣/氣體分子在介電質性 垂直方向之阻抗較優先由霣容性決定而 之入平面電阻性影響，所Κ垂直電容與 立的。 因為微结構同形塗曆及包膠劑可针對 ，蒸氣或液體分析物之不同靈敏性程度 Μ將混合不同成份感應器作複式排列· 蒸氣或液糖姐合物之整體反懕可用來抉 或液體之组合物，構成後者成份之相對 物之絕對澹度。 g例 藉由下列實例進一步說明本發明搮的 些實例中列舉之特別材料與數畺，以及 可解釋為對本發明之不當限制。除非特 所有在下列實例中使用之材枓在商業上 實例1與2說明製備本發明複合物料 實例1 將有機顔料 C . I . Ρ ί g n e n t R e d 1 4 9 . 基）al,b 卜二笨并 M-3,4:9.10-雙（二羰 稱為al,bl -二苯并M紅]，可取自Ameri CeUnese*真空蒸氣沈積於伸長的，0. 重感應器。配製如 變量可感應出由包 質上之影W。因為 不受鬚膀表面層體 入平面電阻值為獨 具有任何特定氣賭 作玀立之選擇，所 藉其對未知氣體， 定未知氣體，蒸氣 分率•或單一分析 與優點•但是在這 其他條件與钿節不 別聲明或明顯的， 均可取得。 之基本步驟。 (N,N ’-= (3.5-甲苄 基亞醯胺））[此後 can Hoechst 0125 ηη 厚度之飼 先 閲 讀 背 而 之 )ί 意 事 項 孙 22- 夸紙Λ疋本遑用+ « 家樣準(CNS) 4規格(210X297公*) A6 _L ，〜—_B6 五、發明說明（/j) {請先閑讀背面之注惫事項再填寫本π ) 塗層聚亞醢胺薄片上而形成直徑8.3 cm之圓盤。生成之銅 塗層聚亞醯胺，具1000 A a l,b卜二苯并葸厚膜，於真空 中退火，藉由經聚亞醯胺基質之然傳等加熱塗層至聚亞醢 胺之整個連鑛al,bl -二苯并蒽紅膜。al,bl -二苯并蒽紅膜 於大約280 υ下加熱90分鐘。在真空退火後，該圓盤具有 分離，定向之1至2 um長度结晶鬍體之毫微结構層。然後 將CoCr (86%/14%)噴濺同形塗層至鬚體上，其乃使用傳 統無線電頻率（rf)於13.7 MHz輝光放電3分鐘，用20 cm直 徑靶，10 cm 基質至靶距離，24 m Torr氬（Ar)，500瓦特 向前功率Μ及1200伏特範偏壓（target bias)。 •打. 5 毫升（mL) DUC0TM Cement ’’Household Cement” (Devcon Corporation)，一種於與其他溶劑中熱塑性 樹脂溶液，當轉數為200 Γ·ΡΙΒ時將其應用於樣品圓盤中心 。當接合劑流至樣品周圍時停止該圓盤。在室溫下空氣乾 燥大約5小時後，生成奄微结構複合物容易従原聚亞醸胺 基質剝落，而產生固化接合劑與聚亞醯胺接觸之平坦界面 。複合物膜生成乾燥厚度大約為0.12咖。 .綠. 從樣品盤不同區域削下之兩片矩形複合物而得到1.55 cm2面積之樣品。第一條片末端（end-to-end)電阻测得 12,060 ohms，而第二條片為2910 ohms。將條片一起壓在 玻璃顯微耪玻Η之間*専電性奄撤％構界面朝外。使用1 kHz至10 MHz頻率範圍從訊號產生器输出正弦波經由複合 物條片端點之導電性表面*亦即如第3圖⑻所示之端點X與 W。使用具有1 megohm，20 pF输人阻抗，IX探針或10 ___- 23 - 甲 4(210X297 公沒） 278187 , 五、發明说明（^ ) megohm > 1 3 pF阻抗之10X探針之示波器監控第3圖（ω所示 經由接觸點Υ及Ζ發展之输出訊號。 第5圖*曲線⑻表示將測得之输出訊號峰至峰（Peak-to-peak)振幅規一化（normalized)為輸入訊號。可觀察到 該複合物條片具有與低通過RC網路類似之電子轉移功能， 其下降大約6 DB/decade。 實例2 第二個8 on直徑樣品圓盤之製備如實例1所述，除了在 實例1條件下將CoCr噴濺至al,bl-二苯并蒽鬚體4分鐘外 •接著使用3 ml DUC0TM接合劑包膠。自樣品切下兩對矩 形條片且將其一起壓在玻璃顯微玻片中而形成兩複合物條 片。測得之AC訊號轉移功能與這些^重條片之頻率功能相 同，如第5圖所示。關於曲線（b) ·雙重複合物條片（2 . 7 on2面積）兩邊之.電阻大約為4500 ohms。闞於曲線⑵，電 阻大約為2200 ohms，面積大約為6.5 cm2。雙重複合物條 片厚度大約為0 . 0 5 ran 。頻率”削去”值之移動反應出條片 之電容性與電阻性。 實例3 - 1 0 下列實例說明毫微结構複合物樣品型式之範圍，其随著 al,b卜二苯并蒽顦體之塗層與使用之高分子包膠劑改變， 而產生一糸列帶有低通過與削去之相等R C網路電路， 其改變有幾等級大小。所有樣品一致地製備達到且包括 al,bl-二苯并葸餚體之生成。在每一實例中，根據列於表 格1姐合物確定樣品型式。在每一實例中，使用 _- 24 - 甲 4(210X2971'沒） (請先聞讀背面之注意本項再填寫本頁) •装· .打. •綠. 五、發明説明（23)

ScotchTM寬鋁萡支撐黏著帶（3M Co., St. Paul)至每Η樣 品之高分子包膠劑邊上。在奄微结構邊之樣品條片端黏製 出電子接觸點，金臑箔帶在相反邊*而形成如第2圖所示 之三端酤網路。使用Keithley型617數位靜電計測得每一 樣品導霣邊之電阻。測得每一樣品之電容如下所述。將傅 统1.025 megohm電阻器與樣品電容器端點X串連（第2圖） ，和使用100 Hz至数kHz範圍内矩形波訊號在1.025 megohm罨阻器與經兩S路元件之端點z(第2圖）。使用示波 鏡（10 X探針）與直接謅自樣品電容波形之RC時間常數監控 經由端點Y與Z電壓訊號之減弱情形，而C(電容）可由方程 式I計算出。 t = RC ( I ) 其中R為電阻Mohins為單位* C為電容以furads為單位 與t為褒弱時間以seconds為單位，此乃為釋放l/e初雷 荷之電容。 〔請先閲讀背而之注意事項#塡寫^ 缌濟部屮央伐準而A工消"合作社印製 -25- 本紙張尺ΑΛ用中家«毕(CNS) TM規格(210x297公;«：) 五、發明说明（24) Λ 6 Η 6

表格 1 樣品型式 同形塗層 s膠劑 A Cu DUCO™ Cement1 B Cu Urerhane/Vinyl2 C Cu Fluorenone polyester2 D Ag DUCO™ Cement E Ag Fluorenone polyester F Au DUCO^ Cement G CoCr DUCO™ Cement Η CoCr Fluorenone polyester τ Au Fluorenone ooiyester * i 1 1 Devcon Corp., Danvers, HA 2 3M Co. , St. Paul, KN (請先閲讀背而之注意事項#填筠^ 裝· 訂_ 線_ 經濟邶屮央標準而Α工消费合作社印lii S例3-5 說明型式D樣品小軟質條片鈍性《路·反應。 於控制在大約1〇_β托耳壓力範圍内之傳統幫哺擴敗be 11 jar真空糸统藉由最初將750 A等質量之As蒸發至 al,bl -二苯并葸鬚體上，然如實例1包膠奄微结構而製成 型式D定向之奄微结構。樣品參數如表格2所示。低通過 頻率反應曲線如第6圖所示且於表格2確認之。高通過頻 率反應曲線如第7圖所示且在表格2確認之。 賁例6 - 8說明型式Η小软霣條片之鈍性RC網路反應。箱 由哦濺CoCr(在實例1條件下5分鐘）至al,b卜二笨并蒽鬚牌 上且在足Μ覆蓋整俚8 cm直徑樣品圓盤之轉動速率下之使 -26- 本紙張尺度遑用中《家«毕(CHS) T4規格(210 x 297公《) 278187 w λΛ A6B6 (7^) 五、發明説明 {請先《讀背面之注老事項再填寫本页) 用環己_中7 ml之5 %溶液旋轉塗層在芴酮聚酯（FPE)中 包膠毫微结構，接下來在室溫下空氣乾烽16小時且在大約 7010下4.5小時而製成型式Η之定性奄微结構。樣品參數 列於表格2中。低通過頻率反應曲線如第6圖所示且在表 格2確認之。高通過頻率如第7圖所示且於表格2確認之 實例9說明型式G樣品小軟質條片之鈍性RC網路反應。 藉由將750 Α質量之CoCr噴濺至al,b卜二苯并葸鬚體並且 如實例2之5ml DUC0TM接合劑中包膠而製成定向毫微结構 。樣品參數列於表格2。低通過頻率反應曲線如第6圖所示 且於表格2確認之。高通過頻率反應曲線如第7圖所示且 於表格2確認之。 實例10說明型式A樣品小软質條片之鈍性RC網路反應。 藉由將大約600 A等質量Cu噴溅至a l,bl -二笨并葸體且於 DUC0TM接合劑包膠而製成定向毫微缚構。结果如表格2所 示。低通過頻率反應曲線如第6圖所示且於表格2確定之 。高通過頻率反應曲線如第7圖所示且於表格2確定之。 第7圖反應曲線似乎為帶狀通過頻率反應曲線而非高反 < 應曲線。此乃由於示波器之输入阻抗，其與樣品條片之半 電阻混合，而充當接在第2圖（b>所示之高通過電路姐態之 低通過過滤器。 肀 4 (210X297 公沒） 27 Λ 6 Ιϊ 6 五、發明説明（26) 經濟部中央櫺準杓CX工消费合作社印製 表格 2a s例谅號 樣品型式 面積 (era2) 厚度 (nun). 電阻 (ohms) 3 D 12.1 .04 26 X 106 4 D 1.54 .04 1.86 χ 106 5 D 3 · 52 .04 .20 X ΙΟ6 6 H 2.37 .025 .023 X ΙΟ5 7 H 13 .02 1180-1290 8 H 3.9 .02 560 9 G 2.5 07 1750 10 A 2.1 一 )6 4 1005 表格 2b 電容. 低通過頻率反懕 高通過頻裘反底 (PF) (苐6圖） (苐7圖） 3 146 a . - 4 · 61.5 b £ 5 96 c b 5 63 d 7 425 e d 8 171 h ^ ί 9 40 f e 1 10 51 g —c 1 -28- (請先閱讀背而之注意事項#填寫人 ) 本紙Λ尺度边Λ中《 β家樣毕(CNS)甲4規格(210x297公釐) yVs\vVf Α6 —-〜 t_ 86_ ' · * — ** ：..-! -Γ , λ,. 五、發明说明(巧） 實例11 -1Θ 在S伊ill~19中，說明使用於單純電阻型式之毫微结構 功率分散能力同時與傳統碳電阻器與薄金屬膜 塗層聚合物比較。 在s例11- 18中，使用表格i之不同金屬/聚合物姐合 而形成不同電阻條片藉由流經條片之電流加熱至測試條片 損壞。將條片置於玻璃玻片上且毫微结構側邊靠於玻璃上 *溫度探針壓於條片之聚合物相反邊監控溫度上升以顯示 電流流量°玻璃玻片並未冷卻。上升溫度對複合物條片分 散之電功率關係圖為線性。表格3摘錄由自L樣品型式製 成之8樣品條片结果，如表格1所示。表格3記錄ΔΤ/Δ P，線溫度對功率關係圖之斜率» 條片電阻，面積， 厚度，體積，K及在損壞時刻之最大電流密度◊在大約2 w in厚度之電流載Μ計算電流密度，此厚度為複合物料毫 微结構區域之厚度。 表格3最後输入之實例19，乃說明自圓筒形標準12 ohms，1/4 watt碳電阻器所作之相同測量。使用内碳體積 直徑計算碳電阻器之電流密度。可觀察到在相同溫度上升 下*毫微结構複合物膜可支撐比相等電ί且與體積之標準電 阻器大約50至7〇倍電流密度。此乃由於較大表面面積大部 份用於熱分散。實例11- 19可說明I成條片團之聚合物熱 導電性為限制熱分散作用之係數。 肀 4 (210X297 公沒） (請先聞續背面之注惫事項再填寫本页) •装· .訂. •線. _- 29 - 278187 五、發明説明（28) Γ {£3/5^11113) ?02=.w)6τ ?CCHJ,V){°0 6· E,y) 009 {OOST=xv》 hs (uos=xv) ®n^ {0ο9·9Ηα*ν) {υ0 6τ=χν) 1901 {3097LV)οζζτ ?0znj-v) 21-1:

(：πβ3/υ0) dv/HV Μ·ον I · V2Tscο ·εΜ Ο ·6Ζnvv (請先閲誚背而之注意事項再填寫乂 {sm-o》 SI5 •Jdορ/,τ OSS 6SI GOU nc 9· 6.卜 裝. rrluo}sg OS · OS, 9SO. ISO * soo 600· 0f'0 , OS ·cs· (屋)sill VN Λ60 _ =s. =s . Is so · soi 990 ' l、90· 線· i、 £!_!! VH T 0 ^ Μ·Ι 9 *π 2·π Ο ·门 經濟部屮央SI準局EX工消#合作社印製 ¾¾¾¾ •02vvs a 0 π

JOUSJSG •3S 6τ °τ 91ςτντετ 21ττ -30 本紙Λ尺度逍用中《 β家4*準(CNS) Τ4規格(210X297公:¢) ^ W!^ ^ ί： έ & ·η 五、發明说明（7 f) 實例2 Ο - 2 3 在實例20 - 22中，當減少熱量（heat sinked) Μ強化總 功率分散作用時用電阻加熱與實例11- 18類似之樣品條片 *且與實例23之噴濺沈積於〇.〇5 min厚聚亞醯胺之鈷膜比 較。將樣品條Η緊密壓於水冷銅塊上，其帶有應用於該塊 與毫微结構複合物條片聚合物邊之間熱轉移脂薄膜。將 NextelTM(3M Co.，St. Paul)絕緣材料壓於條片毫微結構 邊上’且用0.025咖直徑chromel-aiumel (型式K)熱電賴 合測量經由Nex tel TM薄片小孔條片導電邊中點溫度。在此 姐態中，條片導電邊表面溫度可當作输入功率之測量 > 藉 由複合物條片及其厚*或賁例23比較案例之聚亞醯胺基質 決定之熱導電性。使用非常薄之勢4導脂Μ獲至明顯之效 果。經由厚度* d，聚合物條片之團熱導電性，k，只與 經由條片溫度下降· ΔΤ，條片平面面積* A，條片上分散 之電功率，P ，有闞，如方程式E所示。 k = Pd ( I ) ΑΔ Τ 典型上實驗所得之熱導電性為2 m Watts / cm2C，為固 < 體聚合物材料。 宵例20，賴由將1500A等質量厚度金蒸發至al,b卜二苯 并葸鬚體塗層聚亞醯胺之8 on直#窗盤上且使用環己_中 6 ml 4%固體FDE包膠後者K形成奄微结構表面複合物（ 型式I)如表格I所示。將4.0 cm2面積，0.005 mm 厚度 與10.8 ohms末端電阻之測試條片置於如上述銅塊裝置上 甲 4 (210X297 公沒) {請先閑讀背面之注惫事項再填寫本页) •装· •線. Λ 6 Β 6 五、發明説明（3〇) 。第8圖曲線（a>說明經由條片測得溫度對直至條片損壊時 之功率。 賁例21，藉由將1500A銀蒸發至_體上且用10®1 4% FPE包膠而形成型式E表面複合物（參眷表格1)。將4.0 cm2面積* 0.05 mm厚度與2.9 ohms電阻之條片置於飼塊装 置上。第8圖曲線（b)說明經由測試條片之測得溫差對條片 分散之功率。 實例22，藉由將1950A銀蒸發至鬚體上且用10ml 4% FPE包膠而形成型式E表面複合物（參看表格1)。將面積 4.9 on2，0.05 ran厚度與2.9 oh ms電阻之條片置於飼塊配 餚上。第8圖曲線（α說明經由條片測得之溫差對於條片分 散之功率。 比較實例23，使用實例1條件將大約1 250 Α鈷噴濺沈積 至0.05 mra厚度聚亞醢胺織物上。切下條片面積為4.4 on2 ，且末端電咀為2.8 ohms。第8圖曲線（d)說明經由聚醚胺 條片之溫差對直至損壊時输入之功率，其使用與實例20-2 2相同方法測量。 實例24 本實例說明毫微结構複合物膜之使用，其具金鼷塗層與 高分子包膠劑，可當作感應器對丙嗣飽和蒸氣可可逆感應 ，並具有快速反想時間及班敏度|根據方程式I S = (R-R〇) /R〇 = 10% ( I ) 將有機顔料 C.I. Pigment Red 149， （Ν,Ν·-二（3,5 -甲 苄基）al,b卜二苯并葸-3,4:9, 10燹（二羰基亞豳胺）•（可 -32- 本紙張尺度边用中B國家楳毕(CNS) Ή規格(210x297公釐） (請先閲請背而之注意事項#填寫^ 裝· 經 濟 部 中 央 準 A .工 消 合 作 社 印 製 278187 五、發明説明（^ ) 取自11〇6<：1131；-〇616以86)真空_發至伸長型〇.〇51»11厚銅塗 層聚亞醯胺薄片上而形成8.3 cni直徑之圓盤。將圃盤真空 退火而形成大約1.5微米高不連縯且定向結晶鬚體之毫微 结構層，如實例1所述。使用在13.7 MHz，20cm直徑靶， 10 cm基質至靶距離，2 4 m T 〇 r r氫，5 0 0瓦特向前功率， 1200伏特偏壓與靶及基質之水冷卻條件下傳統輝光放電8 分鐘而將CoCr(80%/14%)噴濺同形塗層至鬚體上。 將3毫升未热成光聚合物，（環己基甲基丙烯酸鹽，六 甲烯基二異氰酸鹽二甲醯基丙烷5(CHMA, HMDI-TA5))，如 U.S. Patent No. 4,785,064之製備，用於聚亞醯胺圓盤 中心且用水探作Μ使溶液均匀流動且包膠CoCr塗層 al,bl -二苯并葸鬚體。藉由將光莖^物暍露至適當UV燈， 氮氣中1個半小時而熟成。自原聚亞醯胺基質輕易削下毫 微结構複合物，而產生平坦，反射表面（第1圖）其剛固化 聚合物包膠劑具聚亞醯胺界面。一片不規則形狀之易碎複 合物，大約5 απ長，中心有1.25cm寬，每一端有0.5 cm寬 •自原圓盤破裂。藉由在包錫銲接把手上捲繞與用等電塗 料塗層而將電鋁接於末端上。樣品片總電阻為843 ohms。 黏接自Keithley型616靜電計之鉛，且用後者趨動以時 間為基準之重圖記錄器，而將樣品置於覆Μ之400 ml聚乙 烯焼杯内。燒杯内只有空氣，將蜜&姐保持在840 ohms大約 40分鐘。加入丙鬭Μ覆蓋3 mm杯深· Μ使感應器曝露至飽 和蒸氣中。超過兩分鐘後電阻（R)開始增加且升至855 ohms。R保持在855 ohms大約15分鐘* 30秒後突然增至

{請先《讀背面之注意事項再填窝本页) •装· •訂. .線· __-33 - 甲 4(210X297'/：爱） Λ 6 I? 6 五、發明説明（32) 875 ohms且保持12分鐘。經兩分鐘R跳至900 ohns，然後 一直保持在900至880 ohns範圃内70分鐘。此時，將感應 器裝置從堍杯移除*而放在實驗桌上，R幾秒内開始下降 ，7分鐘内達到790 ohms且保捋12分鏟直到放回丙嗣蒸氣 中。R立即又增加，在9分鐘内達到900 ohms，且保持不 《 變。 簡而言之，本賁例之具有CoCr同形塗層與‘CHMA, HMDI-TA5包膠劑之毫微结構複合物感應器已證明可快速且可逆 地感應到丙酮之室溫飽和蒸氣*且具有大約10%之靈敏度 0 下列實例說明奄微结構複合物用途•當作硫化氫，汞蒸 氣，甲乙嗣之水與有櫬蒸氣（HEK)，丙阑，甲笨，異丙酵 與乙酵之氣體/蒸氣感應器，Μ及當作溴水溶液之液體分 析物感應器。將沈《於銅塗層聚亞醯胺薄Η之基本鬚體结 構al ,b卜二苯并葸膜，如實例24所述，當作起始點•且使 用金鼷同形塗曆與聚合物包膠劑不同之組合物形成13棰不 同型式之毫微结構複合膜。根據金臑塗曆與聚合物包穋劑 表格4列出不同樣品如型式A - Μ，其簡述於下列實例中以 供參考。 光聚合物Α之製備如U.S. Patent No. 4,262,072 ，實^ 例1與2所述•且併入本文以供參考。 光聚合物B為輻射可热成姐合物 > 其製餚如U.S.

Patent Ho. 4,986,496，»例4所述且併人本文以供參考 -34- 本紙ft尺度遑用中 B家楳率（CNS) T 4規格（210X297公*) (請先lul??背而之注意事項再填寫木(' 装- 線- 經濟部屮央標半XJA工消1V合作社印3i Λ 6 Π 6 五、發明説明（33) 成份 份數 腺酷丙烯酸鹽齊聚物 68 (XP51-85™, Cargile, Inc.) 四乙二醇二丙烯酸鹽 19 (SR-268™, Sartomer, Co.) 二乙氧基苯乙嗣 5 (DEAP™, Upjohn Co.) 氣化學界面活性 · 2 . (FC-431™, 3M Co.) η -乙烯基吡咯銅 5 (請先閲請背而之注意事項再填七 (GAF, Inc.) 丁 UV光穩定劑 0.5 (TINUVIN 770™, Ciba Geigy, Inc.) 經濟部屮央標準而A工消#合作社印製 35- 本紙Λ尺度遑用中《 B家«準(CHS) 規格(210X297公；it) 五、發明説明（34) 表格 4 樣品型式 同形塗II . \ 1 1 包暌劑 ----------------------- r................. ......Sr A Ag Photopolymer A1 B Ag DUCO™ Cement2 C Ag Photopolymer B3 D Ag Vinol polyvinyl alcohol Σ cu Fluorenone polyester4 T Au UV optical adhesive5 G Au DUCO™ Ceraent Η CoCr Photopolymsr CHMA, HMDI-TA55 | I CoCr Photopolymer A J CoCr Fluorenone polyester v K Fe DUCO™ Csmervt L Cu DUCO^ Cement Μ CoCr DUCCT Cement (請先閲請背而之注意事項#填^ 經濟部屮央標準A工消伢合作社印製 12 3 4 5 6 U.S. Patent No. 4,262,072

Devcon Corp., Danvers, KA U.S. Patent No. 4,986,435 3M Co. , St. Paul, MN

Norland Products, Inc., New 3runsvick, NJ U.S. Patent No. 4,785,054 (cyclohexyl methacrylate, hexanethylene diisocyanate trimethylolpropane 5) 36 本紙Λ尺度边用中《«家樣準(CNS> 1M規格（210X297公*)

Λ 6 IlG 278187 五、發明説明（35) (請先閱讀背而之注意事項再填f .實例2 5 - 3 3 舍些賁例說明於高溼度條件下使用型式A，B，C，D·與 E之樣品當作硫化氫不可逆感應器或劑量計’同時證明感. 應器S敏度與定量分析物初雷阻性之相依關係。 實例25說明在50%相對湮度（R.H.)與30 Ι/min流速條件、 下在30秒內對H2S/N2 30 ppm之低濃度產生明顯反懕。 藉由將900 A等質量銀蒸發且包膠至〇.〇 45咖厚度製成型 式B樣品條片，削成6麵寬與4.5αη長。用小型平領@嘴修 剪條片末端而成條片之電子接觸點。初霣阻為870 ohms。 當已知氣體混合物與流速經由試管漏出滲透至開口蓋子時 ，在密封9 oz玻璃開口支撐條片且持鑕監控轚阻。將兩氣 體源混合至預備9 〇Z開口中，而供應最後混合氣體至包含 樣品之開口中。第一批氣體源為藉由烴玻璃流動計試管 (L a b C r e s t N 〇，4 5 0 - 6 8 8 )用 h u ra i d i s t a t ( G e n e r a 1 Eastern)控制水蒸氣浴之流動氮氣而產生之溼氮氣。 經濟部屮央榀準而A工消价合作社印製 第二批氣體源為純氮氣或108 ppm硫化氫/氮氣（Union Carbide Industrial Gases Inc.)而供應經由流體計之混 合開口（Ace Glass Inc. tube #35)。當只有潮灌氮氣流 至樣品開口時，霣阻保持在869 ohms 35分鐘*其間第一 批氣體源之相對溼度由50%增加至78%，流速為16 ' Ι/min ，而第二批乾埭氮氣氣體源流速在大約30 1/rain， «ι 而產生大約30 1/ιηίη總流速之大約25%至39%RH之潮溼氫 氣。此乃說明型B感應器不受水蒸氣影轚，K致其可置於 人《呼吸附近。打開第二批氣體源之Μ而有大約5 1/Βίη -37- 本紙張尺度遴用中国家«早(CNS) T 4規格(210x297公*) Λ 6 _ Η β_ 五、發明説明（36) 之108 ΡΡη疏化氫代替乾煉氮氣且電阻立即開姶以超過 100 ohns/nin快速下降，如第9圓⑻所示，最後達到490 ohms穩定且非可逆電阻*降低了 44%。此代表著最初兩分 鎗11%/niin之平均栢對轚阻改變量。相對流速與混合物值 說明藉由在大約40%RH下大約30 ppm H2S/H2產生條片電， 阻之快速與較大反應。 實例26，第二批型式B樣品條片，4.5cmx5咖，具比實 例25較低之電阻，置於如實例25之相同測試裝置上。當在 大約23 l/min，55%RH下將條片曝兹至潮溼氮氣混合物而 流至混合開口時，條Η最初電阻保持在130.7 ohms。當打 開35 ppm ^$氣體之混合物時，数秒内電阻開始下降，在 2分鐘内達到大約105 ohms，在20分鐘後為82.2 ohms 。 此說明在最初兩分鐘電阻平均相對改變量為10%/min·與 實例25相似，雖然最初電阻不同。接近每千份中有1份非 常锞定霣阻說明即使從130 ohms有25 ohms改變最仍有 20%/0.1%或200/1之訊號對雜訊比例。 實例2 7，實例2 5與2 6使用之第三批型式B樣品條Η具有 3900 ohms初電阻。不像先前實例，其對水蒸氣之靈敏度 是明顯的。將該條片置於相同_試裝置上，但是使用一簡 單氣體通過系统，其中乾燥氮氣或108 PPm H2S/N2氣體混_ 合物可直接至開口且經由開口蓋子之第二批試苷洩出。將 « 2 ml蒸豳水加至試驗儀器底部。不將流速定量化，但當3 咖直徑洩出管外線置於水中而產生快速泡床。當從純氮開 至112$/»(2氣體時，30秒内樣品《阻快速增加至4150 ohms -38- 本紙张尺度遑用中β國家榣年(CHS) T4規格(210X297公*> (請先閲諸背而之注意事項#填< 裝- 線. 經濟部屮央棍準而KX工消费合作社印製 Π6 五、發明説明（37) (請先閲請背而之注*事項朴填灰 ’在90秒内下降至1000 〇hfflS ’ 50%/nin苗敏度’ 6分鏡 後達260 ohms。與先前賁例比較’本實例說明對H 2S之毫 微结構複合物宙敏性與初電阻有SS° 實例28，型式B樣品之類似條片’具1〇0〇Α等霣量鍍· 與15.4 ohms非常低初電阻，將其曝霣至與實例25與26使、 用之相同氣體流速條件下、。打開潮溼氮氣後其對H2S明顯 地無反應。實例25對27 tb較實例說明不需要太低之初電阻 。《敏度與初電阻有Μ，大概是因為不同條件機制可支配 電流流速，其對最初與H 2S小程度反應較不具靈敏性。 實例29，藉由在240 "C將al,bl-二笨并Μ鬚體退火80分 鐘，真空蒸發100 0Α等質量銀至鬚體上且具於0.1 % T r ί t ο η X - 1 0 0 (R 〇 h m & H a a s , p h ί 1 a d e 1 p h ί a，P A )水中 5 經濟部屮央榀準而A工消许合作社印31 %Vinol-polyvinyl alcoho丨溶液塗層而製成型式D樣品 條Η，削成5απ長，6ηππ寬。條片初電阻在流動乾堍氮氣下 實例27較簡單氣體流通装置中為34 ohas 。在儀器中無住 何水蒸氣情況下，當開至108 ppm 1125/^<2氣體源而產生電 胆改變。將3 ml水加至儀器且重覆氣體流動順序。如果有 水蒸氣存在，讪開至H2S後90秒電阻開始下降且大約11分 鐘相對電阻下降10%。改變之程度定量上與低初霉阻性及 先前S例觀察一致。其亦說明對有限相對溼度裔要聚合物‘ 包膠朝1。 « «例30·藉由在280 t：將al,b卜二苯并Μ退火90分雄， 輿空蒸發1035Α等質霣銀與旋轉塗》3 ml光聚合物Β至8αα 直徑圓盤上且UV熟化而製成型式C樣品條片，切成3.7 cm -39- 本紙張尺度遑用中β 家《毕(CNS)T4規格（210x297公;¢) 五、發明説明（38) (請先間讀背而之注悉事項外蜞< 長’ 6 mm寬。將條片曝霣至實例27較簡單氣體流動裝置中 氮氣與108 ppm H2S/K2氣體混合物中。將蒸餾水加至儀器 底部。條片之初電阻為1.36 K oh ms且保持在纯氮氣流體中 。當開至108 ρρπ H2S/N2流體中時，1〇分鐘後電胆開始下 降，且圼對數減少如第10圖所示。 * 實例3 1，將具有898 〇 h ras初電阻之型式B樣品條片置於 實例27較簡單氣S流動裝置上。將蒸餾水加至儀器底部。 使用足Μ從出口試管產生快速泡沫之純N2流至儀器而電阻 保持不變。當開至108 ppm H2S/N2流體時，在H2S開始流 動之後於t = 12秒時轚阻對時間曲線中斷，如第9 _(b)所 示，M36S!/iBin初速率下降，在兩分鐘内到達小於400 ohms 0 實例32說明使用於鬚體與聚合物包膠劑上不同金饜塗層 由於H2S之曝兹而使霄阻增加。 經濟部中央標準·而员工消费合作社印製 藉由將al,b卜二苯并葸鬚體退火160分鐘及在與實例 24相同rf與氬壓力下嗔濺塗層鋦2分鐘而製備型式E實例 。然後藉由在170 rpro速率下於5ml 5%環己嗣FPE溶液中 旋轉塗層至8 on直徑圓盤樣品上而於芴嗣聚酮中（FPE)包 膠。在空氣乾堍後，將FPE包膠奄微结構複合物從原飼塗 層聚亞醢胺基質乾淨地刮下。取一片切下具有104 oh ms初' ®阻置於簡單氣SI流動装置如實例27所述。那裡沒有水蒸t 氣存在。當從纯^12開至108 ppm ^5/^(2流牌時®阻非常慢 地增加如第11_所示。在幾個小時後，霣阻已埔加至 113.7 oh bs·停止該流《且殘留氣《於密封儀器中。如第 -40- 本紙張尺度逍用中國目家《毕(CNS) T4規格(210x297公:《:) 278187 Λ β 15 6 五、發明説明（39) (請先閲讀背而之注意帘項洱填< 11圈所說明在靜止情況下電阻開始快速改變，直到再開始 纯Ν2流動。 與實例25至31成對比之實例33乃說明即使將銀塗層至鬚 體上但使用不同包膠劑由H2S之曝露可使電阻增加。 藉由使用大約800 A銀蒸氣塗層a l,b卜二苯并葸樣品且* 在450 rpra下將5ml 0RP光聚合物旋轉塗層至δ απ直徑樣品 画盤上且UV熟成而製成型式Α樣品。取一片具40.8 ohms 初霣阻置於簧例27之®單氣體流動裝置上。將蒸鑼水加至 儀器底部。當纯氮氣流動時，電阻保持在0.1 oh ms内。當 開至108 ppm/N2流動時，有30秒内霣阻開始改變，在2分 鐘内快速掉至40.0 ohms ，然後開始單調性地增加，在大 約90分鐘後達54.5 ohms 。在實例32中，可觀察到在靜止 情況下，電阻改變速率比有正性流勖者更快。由於在實例 27中簡式單開口流動装置中未平衡之氣體混合Μ及當通入 乾堞氣體混合物時開口相對溼度減低可說明此效應。 經濟部中央栉準杓Α工消伢合作社印31 睹而言之，茛例25至33乃說明聚合物包膠劑與金靥塗層 對H2S之感應器提供之反應，即使對不同金饜與包膠劑之 姐合物引起不同方向之電阻改變，而提供證明導電性機制 及氣體》敏度乃與毫微结構有關，而不像先前技轻。這些 »例亦證明對於快速* S敏H2S感應器持別有用之组合物 ，不受潮溼空氣影響，為銀與卩1)(：0*^接合蜊。 特別對此姐合物與108 ppm H2S/N2而言，《例27, 28與 31說明初霣阻，R。，相對®阻改變之初速率對敝關係， l/Re(dRe/dt)，（或 dS〇/dtJW%/inin 為單位）。此结果非常 _ 41 - 本紙Λ尺度逍用中_因家《準(CNS)甲4規格(210X297公;it) 五、發明説明（40) (請先間請背而之注*事項#蜞< 重要因為其說明用這些感應器將分析物濃度定量化之簡單 方法。假設第17圖直線之斜率随H2S相對濃度改變’此可 藉由實例25與26支持’其中30與35 ppm有效濃度各S!l對 _ 870與131 ohms初電阻產生大約10%//mU之初靈敏率。 這些數據點如第17圖且用虛線說明在這些濃度之假設斜率1 。（所有樣品’為型式B樣品）。用不同初電阻之兩個或更多 感應器對相同氣體濃度感應，而只需要測量每一感懕器電 阻改變初速率1至2分鐘，計算初電阻改變速率對®阻圖之 0率|如第17圖所示，並且與校正表格比較而決定分析物 濃度。此可經積分電氣回路完成，藉由不同規則電阻感應 器複合排列亦可得到良好準確性。 賨例34與35 實例34與35說明使用金用於鬚體同形塗層而產生具藉由 固態擴散支配之反應櫬制之汞蒸氣感應器。 經濟部中央棵準而CX工消费合作社印製 霣例34，藉由將1500A等質量金蒸氣塗層至鬚體塗層基 質圓盤上，在大約250 rpm下用N0A81光學黏著劑 (Norland Products, Inc.)旋轉塗層而產生大約0.3 Dim厚 之UV热成膜，製備成型式F樣品。將牽微结構複合物從聚 亞®胺基質乾淨地剝落。複合物條片，切成大約5™ x35 ouo，且置於包含具有滲透至開口蓋子之電鋁之密封9 oz玻' 璃開口之測試儀器中。初®阻在120至600 ohms範圍内。 * 加幾ml純汞至儀器中且將儀器置於溫度控制之空氣烘箱中 而產生汞蒸氣。在某一溫度完成®阻對時間之搮作後•使 用新樣品條片在新溫度下獲得另一探作與蒸氣壓力。汞蒸 _ 4 2 _ 本紙Λ尺度边用中《«家«毕(CNS) T4規格（210x297公；It) 五、發明説明（41) Λ 6 Η6 經濟部中央標準而贝工消#合作杜印製 氣歷· 911：間 1定義 係且大 步驟。 假設 合金至 達”柱” 合金之 圖，其 實例 質上| 直徑聚 製成型 同溫度 圍内。 該樣品 到含汞 記錄下 實例 金屬， «例中 混合作 性汞蒸 該濃度當 將四樣品 之靈敏度 約為時間 當作提供 合金/金 長為 擴散涤數 溫度與擴 35，藉由 且藉由在 亞醣胺圓 式G樣品 下曝兹至 對每一新 ，而建立 儀器時， 比用實例 34與35說 與最初樣 並不是很 用’。此乃 氣感應器 作在給予溫度下之汞蒸 條片以此方法暍露至汞 如第12圃並且說明其與 之平方根，此乃說明固 金”柱”之含塗 界面藉汞之固 ，該番敏度可 表示。第1 8圖 散係數關係可 將2500 A等質 440 rpm下於 盤上於DUCOTM 如實例3 4，從 亲蒸氣中。最 溫度而言，在 在任何溫度下 電阻增加如第 34型式F樣品 明對汞之感® 品S阻有強烈 重要，且可引 說明即使由不 ,例如鋁，但 -43** 層鬚體複 態擴散轉 用金與合 說明s敏 推論而得 量金蒸氣 4 ml黏著 接合劑中 剝落複合 初條片罨 設計溫下 空氣中電 13圖中靈 大之反應 器S敏度 Μ係，假 出反懕櫬 同金颶塗 是金較具 氣壓。在室溫與 蒸氣中。由方程式 溫度有強烈相依賭 態擴散乃速率限制 合物模型，其經由 變為AuHg合金，傳 金之霉阻性及經由 度對溫度例數闞係 ----- ---------- 〇 塗層至鬚體塗層基 劑旋轉.塗層至8 on 包膠且空氣乾堍而 物切下條片且在不 阻在5至20 ohms範 於無汞儀器中監控 阻保持不變。當開 敏度圖所示*其中 〇 ，使用金當作反應 設聚合物型式在此 制支持固態擴敗與 (B可製出很多《敏 姣益•因其對水蒸

(請先閲請背而之注意本項#填A 裝- 線· 私紙張尺度遑用中《•家«準(CNS) T4規格(210X297公*) 五、發明説明（42) (請先閲讀背而之注意事項再艰〆 氣或高溫不具反懕。 賁例36 實例36說明使用铜當作鬚體上同形塗曆產生總水蒸氣曝 露量之非可逆*敏性指示器。 實例36，如寅例32所述製備型式E樣品。將條片切成 2-3 απ長，6-8 rain寬，具50至幾百ohms範圃内之初電阻0 將條片黏至靜電計鋁上•直接懋浮於絕緣Dewar中之溫水 上。在不同平均水溫時記錄電阻改變量對時間之關係，後 者在暍露期問一般保持在1度範圍內。第14圔為在不同水 溫相對溼度下7條片之δ敏度，S=(R-R0)/Re ，對時間之 經濟部屮央栉毕而β工消费合作社印31 簡圖。據指.出，電阻之改變如鬚體上铜塗層之氧化有數個 程度大小之改變。假設在S與曝露時間有Arrhen ius闞係 式，S = Seexp(nt)似乎至少有兩種行為機制或動力學與中 間範園可模型化。使用l〇s(S)對時間曲線反曲黏之斜率而 得溫度函數m，後者對溫度例數圖如第16圖，從該圖可得 11 kcal/mole視热熔量。此乃低於大部份金屬氧化物之生 成熱，在30-200 kcal/mole範圍内，飼大約為60 kcal/ raoU。此高反應性大概為弑體高表面積與小尺寸之结果， 其専致比Μ固賴薄膜為基礎感應器展現出較快反應及較好 靈敏度。 實例37 賁例37說明特別用於感應有機溶劑蒸氣而選擇聚合物包 膝劑之潛力。在造些實驗中氣體濃度不變或控制著.但是 使用室溫蒸氣Κ籣單說明不同金臛/聚合物姐合物，其反 -44- 本紙»尺度遑用中國家«年(CHS) Τ4規格(210X29/公Λ) Λ 6 It 6 278187 五、發明説明（43) 應為可逆且S敏度與氣體或蒸氣至包膠劑之凄透性有相畨 之依存性。 實例37中，亦使用四種不同金靥塗層與聚合物包膠劑之 m 姐合物，除了霣例24外，而製成奄微结構膜樣品。與先前 實例相同之條片自樣品圓盤切下，且藉由不同方法於末端· 装出接觸點，包括捲缩絪萡與専電性銀塗枓。記錄每一條 Η對時間之電阻性，其最初將每一條片懋浮於乾乙烯燒杯 中，空氣中，在將溶劑加至燒杯底部後繼續懸浮。 表格5摘錄對不同溶劑觀察電阻改變之平均速率Μ及當 't 測試1或2回時說明反應是否為可逆。給予通當靈敏度S以 表示總改變畺。番敏度改變速率陲著初電狙性而增加，因 為毎片大約為相同小與形狀。同時，聚合物對溶蜊之親和 性為預测單感應器型式對不同溶劑反應不同之主要原因。 (請先閲誚背而之注意事項存塡4 經沭部屮央櫺準工消赀合作社印^ -45, 本《»尺度遑用中國《家«半(CNS) T4規格(210X29A公 五、發明説明（44) siisiu S Ϊ W 〇\° "c* -u g <- < g 0 w o a G工 0 涎. m καΛ

S°A SA SA ΜΟΛ ou ou •SA οοε 9 LZ ZLon 006 OS/. s— 0门ον 01 0Δ?00ζoos-osοτss 0 τ 0- 0Z.9 9ς·ο 0St；I cmH 009 〇9^ 99π ϋ·ζ s_9° 006 ST 080C 0001 09

wco^ou< emenlxo-L >1 °U5SV -3 H M-H auodsv TO-8IV IAdoaaOSI Sant oH auemTOJ, ouousv oco^au< M3S (請先閲請背而之注意事項洱蜞《、 經濟部屮央榀準灼β工消伢合作社印製 I Γ i? 勹 i? M Ma ω 3 aa 3 -46 - 本紙張尺度遑用中β B家«毕(CNS) T 4規格(210X297公:《：) 278187 A6 B6 五、發明説明（<) {請先《讀背面之注意事項再填寫本页) 在所有實例中增加之電阻改變量乃由於在SI體内部聚合 物膨脹與伴隨物增加* Μ及在吸收溶劑分子後類體聚合物 材料之内棄電子傅等性質改菱而發生。碳黑粒子三維分散 液之相同電阻改變為習知且於聚合物與溶劑之過滤理論及 Hildebrand溶解度參數常提及。在電荷注射或通過時塗層 鬚體之聚合物/金羼界面為控制係數。使聚合物與金屬姐 合物具有對特別氣體或蒸氣所需之反應潛力似乎是可行的 。該結果建設，例如對H2S ，靈敏度改變率可能與蒸氣湄 度有翮。 實例38 實例38 •打· 實例38說明使用複合物介質當_住^體分析物感應器。 將一片型式B樣品，6咖ix40咖1，藉由靜電計電極保持 半圓形且浸於250 ml玻璃開口之180 ml體積蒸餾水中，Μ 致削下電極剛好在水表面。最初空氣電阻，149.3 ohms， 當浸入水中不會改變，直到幾分鐘後，電胆M0.26 ohms /min速率開始慢慢減少45分鐘。此時，藉由注射器將蒸餾 水中1 ml 8「2平衡水溶液注入180 ml樣品體積中心，且快 « .線· 速播拌•而產生68 ppm水性Br溶液。電阻保持穩定大約2 分鐘，然後K大約4 ohms/min速率快速減少，最後在15分 鐘後達平衡，總靈敏度改變量為2Ϋ%。 實例39 實例39說明垂直於膜平面测得之電容性可當作感應器之 性質。 4 7 -甲 4(210X297 公潘） 五、發明说8月（ ^Π—Wlnni _ n 4

"\pC A6 B6 從B，E，L與M型式樣品切下小面積Η 支撐黏著帶應用於每片聚合物包膠劑邊 毫微结構表面之簡單電容器，其形成電 箔另一邊。帶子之黏著層厚度比複合物 0.05至0.125咖厚度範圍内。藉由平開 電容器之電子接觭點。為了測量電容· 阻器與樣品電容器串聯，在兩電路元件 kHz範圍內之方形波訊號Μ及由示波鏡 器之電壓訊號。從樣品電容器波形直接 以及由方程式I計算出樣品電容。將樣 蓋燒杯底部飼液體上面以將樣品電容器 。定期地從示波器謓出RC時間常奥;^計 去範圍探針電容而得樣品電容。第15圖 經過時間樣品電容/之改變，其從樣品置 • 2 cm 2 。將鋁箔 而形成帶有複合物 容器之導電邊與鋁 膜薄，後者在 口 嘴削片而製成 將 1.025 megohm電 上使用100 Hz至幾 監控經由樣品電容 謓出R C時間常數， 品測試裝置放於覆 曝露至飽和蒸氣中 算出缌電路罨容減 說明4樣品型式隨 於蒸氣時t =0開始 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本页) •装· •打· 藉由將賁例之電容性 很明顯地，感應器介質 之共鳴•調諧電路。 本發明不同之改爱與 下對熟悉此技藝人士而 之說明性具體實施例將 質與實例37之表面電阻性質混合， 可製成具有快速頻率移動形式反應 < 替代品在不脫離本發明範圍與精神 言是明顯的*且須了解到本文所列 不會不適奮％限制本發明。 48 •線· 甲 4(210X297公潘）

Claims (1)

1. 第81101652號專利申請案 中文申請專利範圍修正本（84年8月） JJ _ _____ D8

   種具有導電 ⑻.具 *b) 每 係 物 <〇 視 其中·該 規則或 —微结 —種選 質或一 狀況包覆每 v 微结構 性表面之複合 任意排列之不 構包含一似類 自多核芳香烴 種金屬氧化物 似鬚狀 列陣係被部份 '每二微结構之某 終端 每=微結構之 處同一位置， 面平面，而電 另—終端則曝 容阻抗 經測量 並且電 咀姐抗 物料， 連鑕微 狀结構 及雜環 ，及 结構之 包覆於 部份即 露在外 經測量 則係平 其中該複 结構包膠 ，其中該 芳香糸化 共形塗層 該包膠層 埋入該包 並與包膠 係垂直於 行於物料 合物料包括 層> 似鬚狀结構 合物的有櫬 中*如此一 膠層中•而 層之表面共 該物料之表 之表面平面 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本買) 2 . 3 . 4. 根據申請專利範圍第1項之複合物料，其中該有機物質 係擇自炎，酞菁，與外啉。 根據申請專利範圍第2項之複合物料，其中該有機材料 為^’-二（3,5-二甲苯基）.死_3,4:9，10雙（二羰醯亞胺 )〇 a 根據申請專利範圍第1項之複合物料，其中該共形塗層 為擇氧金屬，無櫬化合物與導電性高分子之導電性材料 ，-° «濟部中央埭丰局员工消资合作社印製 5 . 6 . 根據申請專利範圍第4項之複合物料，其中該金鼷係擇 自銘，姑，姑鉻·，縛，鍊络，10，銀.，金，鐵，銅與其 他過渡金屬。 根撺申請專利範圍第1項之複合物料，其中該包膠材料 為有機或無機材料。 本纸张尺度適用中家標隼（CNS > 格（2IOX297公藿> 278187 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 8 . 根據申請 係-擇自藉 ，©括 例如衍生 成聚合物 基甲酸酯 纖維素， 根否申請 係擇自膠 9 . 一種包含 ，其中該 其對氣體 專利範 由凡得 ，酞菁 自烴族 ，例如 *聚腺 纖維素 專利範 凝體， 根據申 同形塗 * .蒸氣 圍第6 瓦爾力 ，與 之聚合 聚酷， ，Μ及 硝酸鹽 圍第6 膠溶體 請專利 層，該 ，或液 項之複合 聚集之分 啉與熱塑 物及其他 聚_亞胺 天然聚合 ，膠凝， 項之複合 ，或半導 範圍第1 包膠材料 體分析物 物料，其中 子固體，例 性聚合物與 乙烯基單體 *聚醯胺， 物及其衍生 蛋白質，與 物料，其中 體，或金靥 項之裱合物 與該似鬚狀 之反懕性作 該有機衬料 如有機顔料 共聚合物· *縮合與加 聚醚•聚胺 物，例如_， 橡膠。 該無機材料 氧化物。 料之感測器 結構乃係據 各別之選擇 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、-0 ---{ 级 巧濟部中央埭準局員工消资合作社印袈 本紙张尺度適用中闺國家榡隼（CNS ) Λ4坭格（210X 297公釐） 第81101652號專利申諝案 中文申諝專利範園修正本（84年8月） A8 B8 C8 D8 圍

   一種具有導霄性表面之 (a>,具規則或任意排列 ib) 每一微结構包含一 係一種選自多核芳 物質或一種金屬氧 (〇 視狀況g覆每一似 其中該微结構列陣係被 來·每-一微结構之某一 一終端 每一微 處同一 面平面 结構之另 »_L* frrt v r. 位置，並 ，而電阻 且電容 15且抗經 複合物料， 之不連續微 似鬚狀结構 香烴及雜環 化物，及 鬚狀结構之 部份包覆於 終端部份即 則曝露在外 胆抗經測量 測量則係平 其中該複合物料包括 结構包膠層， ，其中該似鬚狀结構 芳香系化合物的有機 共形塗層 該包膠層中，如此一 埋入該包膠層中，而 並與包膠層之表面共 係垂直於該物料之表 行於物料之表ϋ平面 (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 3 . .4 ^濟部中央螵準局员工消f合作社印策 5 . 6 . 根據申請專範圍第1項之播合物料，其中該有機物質 係擇自炎，肽菁，與外啉。 根據申請專利範圍第2項之裉合物料，其中該有機材料 為N，fT -二（3,5 -二甲茏基）¾- 3,4:9,10雙（二羰藤亞胺 )0 -a 根據申請專利範圍第1項之複合物料，其中該共形塗層 為擇金龎，無機化合物與導電性高分子之導電性材料 〇 根據申請專利範圍第4項之複合物料，其中該金屬係擇 自鋁，鈷*鈷鉻*鎳，鎳鉻，鉑，銀，金，鐵，鋦與其 他過渡金i。 根撺申請專利範圍第1項之複合物料，其中該包膠材料 為有機或無機材料。 -1 - 本纸张尺度適用中阄國家梂隼（CNS ) Λ4«ί格（2丨OX297公* > ,1Γ 278187 SI C8 D8 々、申請專利範圍 7 · 根據申邊專利範圍第#;準之複合物料，其中該有懺衬料 ·ί：ί 係-擇自丨凡得瓦爾.力亨集之分子固體，例如有機顔料 ，風括_ 4呔菁，與熱塑性聚合物與共聚合物， Jr：- ' ( β'Ξ I 例如烴族之p及其他乙烯基單體，縮合與加 成聚合例如聚酯，聚醯亞胺，聚醯胺，聚醚，聚胺 基甲酸酯，聚脲，κ及天然聚合物及其衍生物，例如-， ^ · 纖維素，纖維素硝酸鹽，膠凝*蛋白質，與橡膠。 8. 根撺申請專利範圍第6項之複合物料，其中該無機材料 •係擇_自膠凝體，膠溶體，或半導體，或金羼氧化物。 9 · 一種包含根據申請專利範圍第1項之複合物料之感測器 *其中該同形塗層，該包膠材料與該似_狀结構乃係據 其對氣體，蒸氣，或液體分析物之反懕性作各別之選擇 。」 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝- ，-* 抹 吋濟.部中央螵準局員工消f合作社印装 本紙张尺度適用中«國家梂準（CNS > Λ4現格（210X297公廑）