DE3150558A1 - Feuchtigkeitsempfindliche keramik - Google Patents
Feuchtigkeitsempfindliche keramikInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine feuchtigkeitsempfindliche Keramik, deren spezifischer Widerstand
sich in Abhängigkeit von der Feuchtigkeit ändert.
Als Feuchtigkeitssensoren oder Elemente zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgehaltes, die auf der Grundlage einer
Änderung des spezifischen Widerstandes eines feuchtigkeitsempfindlichen
Materials arbeiten, wurden solche, die Lithiumchlorid enthalten, oder solche, die aus Keramiken
solcher Systeme wie TiO-SnO3, TiO.-V O5,
MgCr3O4 oder ZnO-Li3O-V3O5 bestehen, eingesetzt. Von
diesen besitzen die aus den vorgenannten Keramiken bestehenden Feuchtigkeitssensoren oder feuchtigkeitsempfindlichen
Keramik-Sensoren im Vergleich zu den Lithiumchlorid-Sensoren eine ausgezeichnete Beständigkeit
in bezug auf ihre Eigenschaften. Die Keramik-Sensoren besitzen jedoch, ebenso wie die Lithiumchlorid-Sensoren,
eine geringe Alterungsbeständigkeit in bezug auf ihre Wirkungsweise des Feuchtigkeitsnachweises. Wenn
beispielsweise die Keramik-Sensoren nach dem Stand der Technik 3 Monate in einer Atmosphäre mit 40 % relativer
Feuchtigkeit stehen gelassen werden, ändert sich ihr Widerstand um etwa 40 % des ursprünglichen Wertes. Ihre
Funktion kann jedoch durch Erhitzen wieder auf den ursprünglichen Wert gebracht werden, da die Beschaffenheit
der als Materialien für Feuchtigkeitssensoren verwendeten
'Keramiken sich auch dann nicht ändert, wenn sie auf hohe Temperaturen erhitzt werden. Aus diesem
Grunde werden die Keramik-Sensoren für praktische Zwekke mit einem Heizelement kombiniert, damit ihre Funktion
des Feuchtigkeitsnachweises durch periodisches
Erhitzen wiederhergestellt werden kann. Dies führt je- f
doch zu einer Erhöhung des Verbrauchs an elektrischer j Energie. ;
Es ist demnach eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, '
eine feuchtigkeitsempfindliche Keramik mit guter Alterungsbeständigkeit
in bezug auf die Feuchigkeitsnach- ' weisfunktion verfügbar zu machen. !
Es ist eine weitere.Aufgäbe der vorliegenden Erfindung,
feuchtigkeitsempfindliche Keramiken verfügbar zu machen,
bei denen es möglich ist, durch Veränderung der anteiligen Zusammensetzung der Bestandteile Feuchtig- ;
keitssensoren mit einer gewünschten Änderung des Wider- ι Standes herzustellen, und deren Widerstand durch eine
Erhöhung der Feuchtigkeit herabgesetzt wird. ''
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine feuch- ]
tigkeitsempfindliche Keramik aus einem Sinterkörper, der im wesentlichen aus einem Halbleiter-Mischoxid mit
Perowskit-Struktur und einem Mischoxid besteht. Das Halbleiter-Mischoxid besitzt eine Zusammensetzung, die '
durch die allgemeine Formel (I) ausgedrückt wird, j
A1 A' BO- r
1-x χ 3-σ
1-x χ 3-σ
in der A mindestens ein Element aus der Gruppe der Seltenen
Erdmetalle mit den Atomzahlen 57 bis 71, Yttrium und Hafnium, A1 mindestens ein Element aus der Gruppe
der Erdalkali-Metalle, B mindestens ein Element aus der Gruppe der Ubergangselemente mit den Atomzahlen 23 bis
30, χ ein Molenbruch mit einem Wert in dem Bereich 0 < χ
< 1 und ο ein nicht-stöchiometrischer Parameter ist. Das Mischoxid besitzt eine Zusammensetzung, die
durch die allgemeine Formel (II) ausgedrückt wird,
(II,
in der A mindestens ein Element aus der Gruppe der Erdalkalimetalle,
Zn, Cd, Fe, Co, Ni, Mn und Pb und M mindestens ein Element aus der Gruppe Ti, Zr, Hf und Sn
ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das die Perowskit-Struktur
besitzende Halbleiter-Mischoxid, das durch die allgemeine Formel (I)
Al-xA'xB03-/
beschrieben wird, in der A. mindestens ein Element aus der Gruppe der Seltenen Erdmetalle mit Atomzahlen von 57 bis 71 einschließlich, Yttrium und Hafnium, A! mindestens ein Element aus der Gruppe der Erdalkali-Metalle und B mindestens ein Element aus der Gruppe der
Übergangselemente mit Atomzahlen von 23 bis 30 einschließlich ist, eine Zusammensetzung besitzen, die durch die allgemeine Formel
beschrieben wird, in der A. mindestens ein Element aus der Gruppe der Seltenen Erdmetalle mit Atomzahlen von 57 bis 71 einschließlich, Yttrium und Hafnium, A! mindestens ein Element aus der Gruppe der Erdalkali-Metalle und B mindestens ein Element aus der Gruppe der
Übergangselemente mit Atomzahlen von 23 bis 30 einschließlich ist, eine Zusammensetzung besitzen, die durch die allgemeine Formel
Lal-xSrxCol-yNiy°3
ausgedrückt wird, in der 0 < χ ^ 1 und 0 ^ y ^ 1
ausgedrückt wird, in der 0 < χ ^ 1 und 0 ^ y ^ 1
sind.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform hat das
durch die allgemeine Formel (I) bezeichnete Halbleiter-Mischoxid eine Zusammensetzung, die durch die Formel
Ndl-x-x-SrxBax'Co03
ausgedrückt wird, in der 0 < χ jf 1, 0 < x' < 1 und
ausgedrückt wird, in der 0 < χ jf 1, 0 < x' < 1 und
0 < (x + x1) < 1 sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform hat das durch die allgemeine Formel (I) bezeichnete Halbleiter-Mischoxid
eine Zusammensetzung, die durch die Formel
Yn Sr CoO-.
1-x χ 3
1-x χ 3
ausgedrückt wird, in der O ■£ χ * 1 ist.
In noch einer anderen Ausführungsform hat das durch die
allgemeine Formel (I) bezeichnete Halbleiter-Mischoxid eine Zusammensetzung, die durch die Formel
ausgedrückt wird, in der 0 < χ <
1 ist.
In der vorstehenden allgemeinen Formel (I) können A und ■
A1 in Koexistenz miteinander vorliegen, jedoch auc.i
unabhängig voneinander existieren. Auf diese Weise kann χ in der Formel-jeden beliebigen Wert im Bereich von 0 :
bis 1 einschließlich annehmen. ■
In der allgemeinen Formel (I) ,A1 A' BO., r, werden die >
Sauerstoff-Defekte, die den Halbleiter-Zustand der Zusammensetzung bedingen, durch die Verwendung von cT als !
nicht-stöchiometrischem Parameter ausgedrückt. Der Sau- ;
erstoff-Mangelzustand der Zusammensetzung kann durch ;
Sintern der Zusammensetzung in einer reduzierenden oder , oxydierenden Atmosphäre hergestellt werden.
In den bevorzugten Ausführungsformen besitzt das durch
die allgemeine Formel (II), AMO-., in der A mindestens ;
ein Element aus der Gruppe der Erdalkalimetalle, Zn, Cd, Fe, Co, Ni, Mn und Pb ist und M mindestens ein EIe- ]
ment aus der Gruppe Ti, Zr, Hf und Sn ist, bezeichnete Mischoxid eine Zusammensetzung SrTiO3, BaTiO-,, CaSnO3
oder Sr1- Ca TiO (worin 0 <
y < 1 ist).
Das durch die allgemeine Formel (I) bezeichnete Halb- j
leiter-Mischoxid mit Perowskit-Struktur und das durch ; die allgemeine Formel (II) bezeichnete Mischoxid können
in jedem beliebigen Verhältnis miteinander vermischt werden, um eine Keramik mit einem gewünschten Ausgangs-
i Widerstand sowie einem gewünschten Ausmaß der Änderung j des Widerstandes mit der Änderung der Feuchtigkeit zu
erzeugen. Das Halbleiter-Mischoxid und das Mischoxid werden im allgemeinen in einem Verhältnis im Bereich
von 1 s 100 bis 100 : 1 , vorzugsweise im Bereich von 1 : 50 bis ] : 1 vermischt. Wenn feuchtigkeitsempfindliehe Keramiken allein aus dem Mischoxid AMO., bestehen, d.h. wenn in den Keramiken kein Halbleiter-Mischoxid I
von 1 s 100 bis 100 : 1 , vorzugsweise im Bereich von 1 : 50 bis ] : 1 vermischt. Wenn feuchtigkeitsempfindliehe Keramiken allein aus dem Mischoxid AMO., bestehen, d.h. wenn in den Keramiken kein Halbleiter-Mischoxid I
! mit Perowskit-Struktur anwesend ist, besitzen sie einen j
extrem hohen Widerstand, so daß es unmöglich ist, sie
für den praktischen Gebrauch einzusetzen. Wenn anderer- '
seits die Keramiken allein aus einem Halbleiter-Misch-J
oxid mit· Perowskit-Struktur bestehen, d.h. wenn kein ; durch die allgemeine Formel (II) bezeichnetes Mischoxid
in den Keramiken anwesend ist, besitzen sie einen bemerkenswert kleinen Wert der Änderung des Widerstandes
mit der Änderung der Feuchtigkeit, so daß es dadurch unmöglich wird, diese Keramiken als Materialien für
feuchtigkeitsempfindliche Sensoren zu verwenden.
! 20 Die feuchtigkeitsempfindlichen Keramiken gemäß der vorliegenden
Erfindung können mittels solcher Verfahren hergestellt werden, wie sie üblicherweise für die Herstellung
bekannter keramischer Materialien benutzt werden. Beispielsweise können die feuchtigkeitsempfindlichen
Keramiken der vorliegenden Erfindung auf folgende
\ Weise hergestellt werden:
Die Rohstoffe in Form von Oxiden und/oder Carbonaten werden eingewogen, gemischt, gebrannt, gepulvert und
mit einer geeigneten Menge Bindemittel granuliert, und
: 30 die erhaltene Mischung wird zu geeigneten Formkörpern
: 30 die erhaltene Mischung wird zu geeigneten Formkörpern
geformt. Die Formkörper werden bei einer Temperatur : innerhalb des Bereichs von 8000C bis 14000C gesintert,
wodurch feuchtigkeitsempfindliche Keramiken erzeugt
-S-
werden. Die erhaltenen Sinterkeramik-Formkörper können ,
mit Elektroden versehen werden, wodurch Feuchtigkeits- j
sensoren hergestellt werden. Die gesinterten Körper j
können die Form von Scheiben, Profilstäben oder Pellets j
haben oder zylindrische Form besitzen. Die Elektroden ι
zum Nachweis der Änderung des spezifischen Widerstandes j
der Keramiken können beliebig geformt werden, bei- ι
spielsweise als einander gegenüberliegende Plattenelek- |
troden, kammförmige Elektroden oder poröse Elektroden. ;
i Zur Erzielung einer guten Feuchtigkeitsnachweis-Char.ak- ;
teristik weist der Sinterkeramik-Formkörper vorzugswei- j
se eine Porosität innerhalb des Bereichs von 20 bis 50 % auf.
Im Vorhergehenden ist die nicht-stöchiometrische Menge Sauerstoff (S) in dem Halbleiter-Mischoxid mit Perowskit-Struktur
nicht im einzelnen bezeichnet, jedoch wird sie in der Form 11O.," ebenso wie in den Beispielen
repräsentiert.
Die feuchtigkeitsempfindlichen Keramiken gemäß der vorliegenden
Erfindung unterliegen nur in geringem Maße der Alterung, selbst dann, wenn s"ie über eine lange
■' Zeit wiederholten Änderungen des Feuchtigkeitsgehaltes
ihrer Umgebung ausgesetzt werden; dadurch wird es möglich, Feuchtigkeitssensoren herzustellen, die nicht mit
Heizelementen kombiniert zu werden brauchen. Darüber hinaus können wunschgemäß feuchtigkeitsempfindliche
Keramiken mit einem bestimmten Verhältnis der Widerstandsänderung zur Änderung des Feuchtigkeitsgehalts
hergestellt werden, indem in ihrer Zusammensetzung das Verhältnis des Halbleiter-Mischoxids zu dem durch die
allgemeine Formel AMO., bezeichneten Mischoxid geändert
wird; dadurch wird es möglich, feuchtigkextsempfindli-
ehe Sensoren mit verschiedenartigen Feuchtigkeitsnachweis-Charakteristiken
herzustellen.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der in den folgenden Beispielen gegebenen Beschreibung unter Bezug
j 5 auf die beigefügten Zeichnungen weiter erläutert.
j 5 auf die beigefügten Zeichnungen weiter erläutert.
; Die Fig. 1 bis 4 sind graphische Darstellungen von
Feuchtigkeitsnachweis-Charakteristiken von Feuchtigkeitssensoren, die feuchtigkeitsempfindliche Keramiken
gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten, wobei der
Feuchtigkeitsnachweis-Charakteristiken von Feuchtigkeitssensoren, die feuchtigkeitsempfindliche Keramiken
gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten, wobei der
j 10 elektrische Widerstand über der relativen Feuchtigkeit
aufgetragen wurde»
aufgetragen wurde»
Beispiel 1
ι
ι
; Als Rohstoffe dienen Pulver aus La-O-., SrCOn,, Co_0-. und
ι TiO2„ Diese Rohstoffe werden so miteinander vermischt, j
! 15 daß Mischungen der Zusammensetzungen Lan QSr~ _CoO_ I
U , O U , i. J I
I bzw. SrTiO- erhalten werden. Die erhaltenen Gemische j
j werden dann bei HOO0C gebrannt, zerkleinert und zu j
' Pulver vermählen. Die betreffenden vorgesinterten Pul- ,
ver aus La„ oSr„ „CoO-, und SrTiO-. werden in verschiede- !
I U , ο U , Λ J J '
; 20 nen Mengenverhältnissen, die in Tabelle 1 angegeben j
sind, miteinander vermischt, unter Verwendung von ,
j 10 Gewichts-% Bindemitte] granuliert und dann zu Schei- '
i i
ben mit einem Durchmesser von 10 mm und einer Dicke von ;
0,6 mm geformt. Die Scheiben werden bei 12500C in Luft \
25 gebrannt, wodurch Sinterkeramik-Formkörper erhalten \ ! werden, die feuchtigkeitsempfindliche Keramiken sind. ;
Ein Satz von porösen Elektroden aus verschiedenen elek- :
i trisch leitenden Materialien, die in Tabelle 1 angegeben sind, werden auf den beiden gegenüberliegenden ;
30 Oberflächen der Sinterkeramik-Scheiben aufgebracht, und ,
I ein Paar Zuleitungsdrähte werden mit den jeweiligen j
Elektroden verbunden, um dadurch Feuchtigkeitssensoren i herzustellen. Die porösen Elektroden können durch Auf- j
drucken einer elektrisch leitfähigen Paste auf die ge- i genüberliegenden Scheibenoberflächen jedes der Sinter- I
körper und anschließendes thermisches Trocknen in Luft :
gebildet werden. j
Für jeden der auf diese Weise hergestellten Feuchtig- j
keitssensor wurde der Widerstand bei verschiedenen ', Feuchtigkeiten gemessen, um die Änderung des Widerstan-
des mit der Änderung der Feuchtigkeit zu bestimmen. Die j
Ergebnisse sind in Fig. 1 dargestellt. ;
Zusammensetzung | (Gewichts-%) | Elektroden- | |
Probe | Material | ||
Nr. | La 0/8Sr0,2CoO3 | SrTiO | |
5 | 95 | AU : | |
1-1 | 10 | 90 | Au j |
1-2 | 15 | 85 | Au j |
1-3 | 15 | 85 | RuO j |
1-4 | 20 | 80 | Au ; |
1-5 | |||
Zur Untersuchung der Alterungscharakteristik wurden die j
Sensoren der Probe Nr. 1-2 in einer Atmosphäre von 40 % j
oder 80 % relativer Feuchtigkeit gehalten, und ihre Wi- j derstände wurden nach Verstreichen von 3 und 6 Monaten
gemessen. Die Ergebnisse sind zusammen mit den Anfangswerten in Tabelle IB aufgeführt»
Elektrischer Widerstand Ausgangs- Nach Nach wert 3 Monaten 6 Monaten |
560 ΚΏ 80 ΚΛ |
ι | 550 KiI 83 ΚΛ |
|
Relative Feuchtigkeit |
540 KiI 80 Kß |
|||
40 % 80 % |
Beispiel 2 | |||
Unter Verwendung der Rohstoffe La3O , SrCO3, Co2O3,
TiO„, CaCO-, ZrO„ und MgO werden Pulver eines vorgesinterten
Halbleiter-Mischoxids Lan oSr. 0CoO_ und Pulver
der vorgesinterten Mischoxide CaZrO3 und MgTiO3 hergestellt,
die dann in den in Tabelle 2 angegebenen Mengenverhältnissen gemischt werden„ Die jeweils erhaltenen
Gemische werden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 granuliert, geformt und gebrannt, wodurch gesinterte
Keramikkörper erhalten werden. Ein Satz poröser Elektroden wird auf die gegenüberliegenden Scheiben-
Oberflächen jedes Keramik-Sinterkörpers durch Bedrucken mit Gold-Paste und anschließendes thermisches
Trocknen derselben in Luft aufgebracht. Ein Paar Zuleitungsdrähte wird mit den porösen Gold-Elektroden
elektrisch verbunden=
Für die auf diese Weise hergestellten Feuchtigkeitssensoren wurden die Widerstände bei verschiedenen relati-
ven Feuchtigkeiten gemessen, um die Änderung des Widerstandes mit der Änderung der Feuchtigkeit zu bestimmen.
Die Ergebnisse sind in Fig. 2 dargestellt.
Zusammensetzung | (Gewichts-%) | : | |
Probe Nr. |
La0,8Sr0,2CoO3 | AMO3 | ! i |
25 30 |
MgTiO3: CaZrO3: |
i | |
2-1 2-2 |
75 70 ! |
||
Zur Untersuchung der Alterungscharakteristik wurden die Sensoren der Probe Nr. 2-2 in einer Atmosphäre von 40 %
oder 80 % relativer Feuchtigkeit gehalten, und ihre Widerstände wurden nach dem Verstreichen von 3 und 6
Monaten gemessen. Die Ergebnisse sind zusammen mit den ursprünglichen Werten in Tabelle 2B angeführt.
Monaten gemessen. Die Ergebnisse sind zusammen mit den ursprünglichen Werten in Tabelle 2B angeführt.
Relative
Feuchtigkeit
Feuchtigkeit
Elektrischer Widerstand
Ausgangs- Nach Nach
Ausgangs- Nach Nach
wert 3 Monaten 6 Monaten
40 %
80 %
80 %
8 ΜΛ
280 KSl
8,3 Mß
290 KSl
290 KSl
8,6 Mil 300 Κί2
Unter Verwendung der Rohstoffe La0O-, SrCO7, Co0O-,, '
BaO, TiO0, CaCO- und SnO0 werden Gemische entsprechend j
einem Halbleiter-Mischoxid Lan oSr_ -CoO und den
Mischoxiden BaTiO- und CaSnO., hergestellt. Die Mischun- [
ό ο ι
gen werden bei HOO0C gebrannt, zerkleinert und pulverisiert.
Die erhaltenen Pulver von La« oSr
BaTiO3 und
l0,8"x0,2
CaSnO3 werden in den in Tabelle 3 angegebenen Mengenan- .
teilen miteinander vermischt, zusammen mit 10 Ge- I wichts-% eines Bindemittels granuliert und dann zu ;
Scheiben von 10 mm Durchmesser und 0,5 mm Dicke geformt. Die Scheiben werden bei 13OQ0C in Luft gebrannt, !
wodurch gesinterte Keramikkörper erhalten werden. Ein ' Satz poröser Gold-Elektroden wird auf die entgegenge-
setzten Seiten der Sinterkörper in der gleichen Weise j wie in Beispiel 2 aufgebracht, und ein Paar Zuleitungs- [
drähte wird elektrisch mit den Elektroden verbunden.
Für die auf diese Weise hergestellten Feuchtigkeitssensoren wurden die Widerstände bei verschiedenen relativen
Feuchtigkeiten gemessen, um die Änderung des Wider-
j - 14 -
! Standes mit der Änderung der Feuchtigkeit zu bestimmen,
Die Ergebnisse sind in Fig.. 3 dargestellt.
!
Tabelle 3
Probe Zusammensetzung (Gewichts-%) Nr.
- I
La0,8Sr0,2CoO3 m03 \
3-1 5,0 BaTiO3: 95,0 I
3-2 7,5 CaSnO3: 92,5 j
3-3 17,5 CaSnO3: 82,5 |
3-4 27,5 ■ CaSnO3: 72,5 j
Zur Untersuchung der Alterungscharakteristik werden die Sensoren der Probe Nr. 3-1 in einer Atmosphäre von 40 %
oder 80 % relativer Feuchtigkeit gehalten, und ihre Widerstände werden nach dem Verstreichen von 3 und 6
Monaten gemessen. Die Ergebnisse sind zusammen mit den Anfangs-Werten in Tabelle 3B aufgeführt.
Relative Feuchtigkeit
Elektrischer Widerstand Ausgangs- Nach Nach wert 3 Monaten 6 Monaten
40 %
340 Kft
345 KJl
350 ΚΛ
80 %
180
182 KH
183
: Zur Herstellung vorgesinterter Körper aus den Halbleiter-Mischoxiden
und den Mischoxiden mit den jeweils in
! 10 Tabelle 4 angeführten Zusammensetzungen werden die betreffenden Rohstoffe vermischt und die Mischungen bei ; 11000C gebrannt» Die vorgesinterten Körper werden zerkleinert, pulverisiert und in den in Tabelle 4 angegebenen Mengenverhältnissen miteinander vermischt. Die
Pulvermischungen werden nach Zusatz von 10 Gewichts-% Bindemittel granuliert und zu Scheiben von 10 mm Durchmesser und 0,5 mm Dicke geformt. Die Scheiben werden dann bei 125O0C in Luft gebrannt, wodurch gesinterte Keramikkörper erhalten werden. Poröse Gold-Elektroden
! 10 Tabelle 4 angeführten Zusammensetzungen werden die betreffenden Rohstoffe vermischt und die Mischungen bei ; 11000C gebrannt» Die vorgesinterten Körper werden zerkleinert, pulverisiert und in den in Tabelle 4 angegebenen Mengenverhältnissen miteinander vermischt. Die
Pulvermischungen werden nach Zusatz von 10 Gewichts-% Bindemittel granuliert und zu Scheiben von 10 mm Durchmesser und 0,5 mm Dicke geformt. Die Scheiben werden dann bei 125O0C in Luft gebrannt, wodurch gesinterte Keramikkörper erhalten werden. Poröse Gold-Elektroden
• 20 werden auf die gegenüberliegenden Oberflächen der Sinterkörper
in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 aufgebracht, und Zuleitungsdrähte werden mit den Elektroden
verbunden. Für die auf diese Weise hergestellten Feuchtigkeitssensoren wurden die Widerstände bei ver-
schiedeneri relativen Feuchtigkeiten gemessen, um die
Änderung des Widerstandes mit der Änderung der Feuchtigkeit zu bestimmen. Die Ergebnisse sind in Fig. 4
dargestellt.
Probe Nr.
Zusammensetzung (Gewichts-%)
Al-xA'xB03
AMO,
^ La0,8Sr0f2Co0f9Ni0fl°3
10 4-2
4"3 4"4 4~4
Nd0,8Sr0,lBa0,lCoO3
Y0,5Sr0,5CoO3
La0,7Sr0,3MnO3
10; 10; 10;
10;
10;
SrTiO.
SrTiO.
SrTiO.
SrTiO.
SrTiO.
{: 90
: 90
: 90
: 90
: 90
Zur Untersuchung der Alterungscharakteristik wurden die
Sensoren der Probe Nr. 4-1 in einer Atmosphäre von 40 % ;
oder 80 % relativer Feuchtigkeit gehalten, und ihre ;
Widerstände wurden nach dem Verstreichen von 3 und 6 i
Monaten gemessen. Die Ergebnisse sind zusammen mit den j Ausgangs-Werten in Tabelle 4B angeführt. !
- '7 - Tabelle 4B |
550 YSL 79 KSZ |
580 KÄ 7 9 KSL |
|
Relative Feuchtigkeit |
|||
40 % 80 % |
|||
Elektrischer Widerstand Ausgangs- Nach Nach wert 3 Monaten 6 Monaten |
|||
560 KSl 78 KI2 |
Wie aus den vorstehenden Beispielen zu entnehmen ist, ermöglicht din vorstehende Erfindung die Herstellung
feuchtigkeitsempfindlicher Keramiken mit einem ge-
wünschten Verhältnis der Änderung des Widerstandes zur Änderung der Feuchtigkeit durch Variation der Bestandteile
und des Verhältnisses der Zusammensetzung aus dem Halbleiter-Mischoxid und dem Mischoxid. Darüber hinaus
unterliegen die Keramiken der vorliegenden Erfindung
nurin geringem Maße einerAlterung, auch wenn sie wiederholten Änderungen der Feuchtigkeit der Umgebung ausgesetzt
sind. Auf diese Weise sind die feuchtigkeitsempfindlichen
Keramiken als Materialien für Feuchtigkeitssensoren wertvoll, und die die Keramiken der vorliegenden
Erfindung enthaltenden Feuchtigkeitssensoren können praktisch zum Einsatz gelangen, ohne mit einem
Heizelement kombiniert werden zu müssen.
Claims (1)
- PatentanspruchFeuchtigkeitsempfindliche Keramik aus einem Sinterkörper, bestehend im wesentlichen aus einem Halbleiter-Mischoxid mit Perowskit-Struktur und einem Mischfoxid, wobei das Halbleiter-Mischoxid eine Zusammensetzung besitzt, die durch die allgemeine Formel (I)Al-xA'xB(W(Dausgedrückt wird, in der A mindestens ein Element aus der Gruppe der Seltenen Erdelemente mit den Atomzahlen 57 bis 71, Yttrium und Hafnium, A1 mindestens ein Element aus der Gruppe der Erdalkalimetalle, B mindestens ein Element aus der Gruppe der Ubergangselemente mit den Atomzahlen 23 bis 30, χ ein Molenbruch mit einem Wert in dem Bereich 0 * χ < 1 und <$" ein nicht-stöchiometrischer Parameter ist, und wobei das Mischoxid eine Zusammensetzung besitzt, die durch die-· allgemeine Formel (II)ΛΜΟ.(IDausgedrückt wird, in der A mindestens ein Element aus der Gruppe der Erdalkalimetalle, Zn, Cd, Fe, Co, Ni, Mn ; und Pb ist und M mindestens ein Element aus der Gruppe Ti, Zr, Hf und Sn ist.
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---|---|---|---|
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DE3150558C2 DE3150558C2 (de) | 1990-05-17 |
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Family Applications (1)
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Cited By (4)
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---|---|---|---|---|
FR2613118A1 (fr) * | 1987-03-27 | 1988-09-30 | Centre Nat Rech Scient | Perovskites oxyazotees conductrices, leur preparation et leur utilisation notamment comme materiau d'electrode |
DE3733355C1 (en) * | 1987-10-02 | 1988-11-24 | Hochtemperatur Reaktorbau Gmbh | Apparatus for measuring the moisture (humidity) in a gas at high temperature and high pressure |
DE4022964A1 (de) * | 1990-07-19 | 1992-01-23 | Werner & Pfleiderer | Messwerterfassungs- und speichergeraet fuer feuchtigkeit und temperatur |
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Families Citing this family (25)
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JPS5897801A (ja) * | 1981-12-07 | 1983-06-10 | 株式会社豊田中央研究所 | 感湿素子 |
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US4484172A (en) * | 1983-04-01 | 1984-11-20 | Arthur D. Little, Inc. | Humidity sensor, comprised of compound metal oxides with perovskite structure |
JPS60131707A (ja) * | 1983-12-19 | 1985-07-13 | 株式会社村田製作所 | 非還元性温度補償用誘電体磁器組成物 |
EP0180646B1 (de) * | 1984-04-25 | 1991-09-25 | Research Association Of Electric Conductive Inorganic Compounds | Zusammensetzung |
JPS60253858A (ja) * | 1984-05-30 | 1985-12-14 | Doudensei Muki Kagoubutsu Gijutsu Kenkyu Kumiai | ガスセンサ |
JPH0687367B2 (ja) * | 1984-11-27 | 1994-11-02 | 京セラ株式会社 | 誘電体磁器組成物 |
JPS61155745A (ja) * | 1984-12-27 | 1986-07-15 | Fuigaro Giken Kk | 排ガスセンサ |
JPS61155747A (ja) * | 1984-12-27 | 1986-07-15 | Fuigaro Giken Kk | 排ガスセンサ |
US4677415A (en) * | 1985-05-08 | 1987-06-30 | Motorola, Inc. | Ceramic humidity sensor |
JPS61278748A (ja) * | 1985-06-04 | 1986-12-09 | Tech Res Assoc Conduct Inorg Compo | リ−ンバ−ン排気ガスセンサ |
DE3539029A1 (de) * | 1985-11-02 | 1987-05-07 | Bbc Brown Boveri & Cie | Hochtemperatur-schutzschicht und verfahren zu ihrer herstellung |
JPS62223054A (ja) * | 1986-03-24 | 1987-10-01 | 工業技術院長 | 感湿素子並びにその製造方法 |
JPS62223053A (ja) * | 1986-03-24 | 1987-10-01 | 工業技術院長 | 感湿素子材料並びにその製造方法 |
US4751022A (en) * | 1986-04-24 | 1988-06-14 | Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. | Humidity-sensing component composition |
US7056866B1 (en) * | 1987-01-12 | 2006-06-06 | University Of Houston-University Park | Superconductivity in square-planar compound systems |
US5723035A (en) * | 1987-03-13 | 1998-03-03 | The Standard Oil Company | Coated membranes |
US5306411A (en) * | 1989-05-25 | 1994-04-26 | The Standard Oil Company | Solid multi-component membranes, electrochemical reactor components, electrochemical reactors and use of membranes, reactor components, and reactor for oxidation reactions |
US5272132A (en) * | 1987-03-16 | 1993-12-21 | At&T Bell Laboratories | Apparatus comprising a ceramic superconductive body and method for producing such a body |
JPH03503520A (ja) * | 1988-01-05 | 1991-08-08 | レイケム・コーポレイション | イットリウム‐バリウム‐コバルト酸化物導電性組成物 |
US5164349A (en) * | 1990-06-29 | 1992-11-17 | Ube Industries Ltd. | Electromagnetic effect material |
US5320991A (en) * | 1992-07-17 | 1994-06-14 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Microwave dielectric ceramic composition |
JP2685721B2 (ja) * | 1994-11-04 | 1997-12-03 | 工業技術院長 | 無粒界型マンガン酸化物系結晶体及びスイッチング型磁気抵抗素子 |
CN1059962C (zh) * | 1998-05-26 | 2000-12-27 | 华南理工大学 | 一种可集成多功能湿光敏元件及其制造方法 |
TWI441795B (zh) * | 2011-01-21 | 2014-06-21 | Murata Manufacturing Co | Sensitive ceramic materials and wet ceramic components |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2610699A1 (de) * | 1975-06-20 | 1977-01-20 | Arita Koshi | Elektronenleitfaehige metalloxide |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4014822A (en) * | 1968-08-13 | 1977-03-29 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Semiconductor ceramic composition |
FR2241511B1 (de) * | 1973-07-13 | 1977-06-24 | Tokyo Shibaura Electric Co | |
US4015230A (en) * | 1975-02-03 | 1977-03-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Humidity sensitive ceramic resistor |
US4296608A (en) * | 1979-04-13 | 1981-10-27 | Corning Glass Works | Cryogenic ceramic and apparatus |
-
1980
- 1980-12-22 JP JP55182381A patent/JPS6054259B2/ja not_active Expired
-
1981
- 1981-12-17 US US06/332,096 patent/US4357426A/en not_active Expired - Lifetime
- 1981-12-21 DE DE19813150558 patent/DE3150558A1/de active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2610699A1 (de) * | 1975-06-20 | 1977-01-20 | Arita Koshi | Elektronenleitfaehige metalloxide |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Derwent Kurzreferat 81-432339 D/24 * |
J. Am. Chem. Soc. 81/1959, S.820-823 * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2613118A1 (fr) * | 1987-03-27 | 1988-09-30 | Centre Nat Rech Scient | Perovskites oxyazotees conductrices, leur preparation et leur utilisation notamment comme materiau d'electrode |
EP0286503A1 (de) * | 1987-03-27 | 1988-10-12 | Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs) | Leitende Oxid-Nitrid-Perovskite, ihre Zubereitung und ihre Verwendung, insbesondere als Elektrodenmaterial |
US4964016A (en) * | 1987-03-27 | 1990-10-16 | Centre National De La Recherche Scientifique | Multi-layer ceramic capacitors having, as the conductive elements therein, layers of perovskites containing oxygen and nitrogen |
DE3733355C1 (en) * | 1987-10-02 | 1988-11-24 | Hochtemperatur Reaktorbau Gmbh | Apparatus for measuring the moisture (humidity) in a gas at high temperature and high pressure |
DE4022964A1 (de) * | 1990-07-19 | 1992-01-23 | Werner & Pfleiderer | Messwerterfassungs- und speichergeraet fuer feuchtigkeit und temperatur |
WO1993020432A1 (en) * | 1992-04-06 | 1993-10-14 | Elmwood Sensors Limited | Humidity sensor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US4357426A (en) | 1982-11-02 |
JPS6054259B2 (ja) | 1985-11-29 |
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JPS57106568A (en) | 1982-07-02 |
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