背景技術(shù)：
1、檢測有毒和無毒氣體對于諸如環(huán)境保護(hù)、醫(yī)療保健的應(yīng)用以及對于潛在的家庭和工業(yè)應(yīng)用非常重要。感興趣的氣體可以包括氧氣(o2)、一氧化碳(co)、二氧化碳(co2)、二氧化硫(so2)、氮氧化物(no和no2)、硫化氫(h2s)、甲烷(ch4)、乙醇(c2h5oh)和丙烷(c3h8)。氣體檢測器可以被構(gòu)造成包含一種或多種材料，該材料可以根據(jù)它們感測一種或多種目標(biāo)氣體分析物的能力以及它們的特性諸如在不同大氣或環(huán)境中的物理和化學(xué)穩(wěn)定性來選擇。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、復(fù)合基板，諸如用于氣體化學(xué)物質(zhì)感測的材料，可以包含施加到基板的官能化化學(xué)物質(zhì)，以便形成官能化區(qū)域?？梢赃x擇官能化化學(xué)物質(zhì)，以便包含指示目標(biāo)氣體組合物的光學(xué)性質(zhì)。例如，光學(xué)性質(zhì)可以與官能化區(qū)域的改變相關(guān)聯(lián)，以將目標(biāo)氣體組合物與其他周圍氣體區(qū)分開?？赡芷谕霉倌芑瘏^(qū)域的表面的粗糙度或孔隙率，以便幫助增加氣體化學(xué)物質(zhì)檢測器的靈敏度。例如，多孔官能化區(qū)域可以增加可用于與周圍氣體化學(xué)相互作用的表面積，并且可以導(dǎo)致與指示特定目標(biāo)氣體組合物的氣體成分的反應(yīng)速率增加。因此，基板可以結(jié)合第二添加劑材料，該第二添加劑材料包含至少一種化學(xué)性質(zhì)以建立或調(diào)節(jié)基板的疏水性或孔隙率。在一個示例中，至少一個官能化區(qū)域可以施加到包含第二添加劑材料的基板。這里，至少一個官能化區(qū)域可以包括在內(nèi)，以便暴露于周圍氣體，并且可以包含與目標(biāo)氣體組合物相關(guān)的至少一種電學(xué)或光學(xué)性質(zhì)。
2、基板可以是多孔聚合物材料，并且第二添加劑材料可以包括納米顆粒(np)、碳納米管(cnt)、溶膠-凝膠、膠體溶液、納米線、具有與多孔聚合物材料不同的組合物的聚合物或其組合中的至少一種。例如，多孔聚合物材料可以包括聚偏二氟乙烯(pvdf)載體或聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)。此外，第二添加劑材料可以包括二氧化硅納米顆粒(諸如摻雜在pvdf內(nèi)或涂布pvdf)、多壁碳納米管(mwcnt)、聚偏二氟乙烯(pvdf)、溶膠-凝膠或其混合物。
3、第二添加劑材料的注入、浸漬或懸浮相對于未浸漬的相同多孔聚合物材料增加了多孔聚合物材料的孔隙率。第二添加劑材料可以均質(zhì)地分散在多孔聚合物材料內(nèi)，使得第二材料在多孔聚合物材料內(nèi)的濃度在整個多孔聚合物材料的整個體積中變化小于10％。當(dāng)分散在水相中的液體溶液內(nèi)時，第二材料也可以聚集得更多，并且當(dāng)?shù)诙w粒不再分散在溶液內(nèi)和非水相中時，諸如當(dāng)懸浮在多孔聚合物材料中時，也可以聚集得更少。這里，相對于當(dāng)?shù)诙牧咸幱谒嘀袝r的第二材料的聚集，將第二材料浸漬在多孔聚合物材料內(nèi)可以幫助減少第二材料的聚集，以便幫助延長第二材料的保質(zhì)期或減少其劣化。
4、在一個示例中，多孔聚合物材料可以在其表面上用不連續(xù)的稀疏均勻涂層裝飾，該涂層包含第二添加劑材料。例如，將第二添加劑材料電噴涂或電紡到多孔聚合物材料上。此外，復(fù)合基板可以包括至少部分地覆蓋來自環(huán)境的多孔聚合物材料和第二材料中的至少一種的涂層。多孔聚合物材料還可以包括固體載體膜或聚偏二氟乙烯(pvdf)膜中的至少一種。復(fù)合基板可以包括多個不同的官能化區(qū)域，諸如陣列，單獨(dú)的官能化區(qū)域包含與第一目標(biāo)氣體組合物相關(guān)的至少一種第一電學(xué)或光學(xué)性質(zhì)。單獨(dú)的官能化區(qū)域可以包含例如比色斑點或管芯。至少一個官能化區(qū)域可以響應(yīng)于照明而提供光學(xué)響應(yīng)數(shù)據(jù)，該光學(xué)響應(yīng)數(shù)據(jù)包括表示暴露于周圍氣體的至少一個官能化區(qū)域的光譜特性的光譜響應(yīng)數(shù)據(jù)。例如，光譜特性可以包括與目標(biāo)氣體組合物的存在相關(guān)的吸收、反射、熒光、彈性散射、非彈性(拉曼)散射或其他特性中的至少一種。此外，至少一個官能化區(qū)域可以包含寡核苷酸、金屬配位絡(luò)合物、卟啉、自組裝單層(sam)、聚合物、吡咯衍生物、酞菁或納米材料裝飾中的至少一種。
5、本
技術(shù)實現(xiàn)要素：
旨在提供本專利申請的主題的概述。這并不旨在提供對本發(fā)明的排他或詳盡的解釋。包括具體實施方式以提供進(jìn)一步的信息。
1.一種用于光學(xué)檢測環(huán)境中的周圍氣體內(nèi)的目標(biāo)氣體組合物的復(fù)合基板，所述復(fù)合基板包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合基板，其中所述多孔聚合物材料用所述第二材料浸漬，所述第二材料包括納米顆粒(np)、碳納米管(cnt)、石墨烯、溶膠-凝膠、膠體溶液、納米線、具有與所述多孔聚合物材料不同的組合物的聚合物或其組合中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合基板，其中所述第二材料的浸漬相對于未浸漬的相同多孔聚合物材料增加了所述多孔聚合物材料的孔隙率。
4.根據(jù)權(quán)利要求2至3中任一項所述的復(fù)合基板，其中所述第二材料均質(zhì)地分散在所述多孔聚合物材料內(nèi)，使得所述第二材料在所述多孔聚合物材料內(nèi)的濃度在整個多孔聚合物材料的整個體積中變化小于百分之十。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項所述的復(fù)合基板，其中所述第二顆粒當(dāng)分散在水相中的液體溶液內(nèi)時聚集得更多，并且當(dāng)所述第二顆粒不再分散在溶液內(nèi)和非水相中時，聚集得更少。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的復(fù)合基板，其中所述多孔聚合物材料在其表面上用不連續(xù)的稀疏均勻涂層裝飾，所述涂層包含所述第二材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的復(fù)合基板，其中所述第二材料是在所述多孔聚合物材料上的電噴涂材料或電紡材料中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求6至7中任一項所述的復(fù)合基板，其中所述第二材料包括納米顆粒(np)、碳納米管(cnt)、石墨烯、溶膠-凝膠、膠體溶液、納米線、具有與所述多孔聚合物材料不同的組合物的聚合物或其組合中的至少一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的復(fù)合基板，所述復(fù)合基板包括至少部分地覆蓋來自所述環(huán)境的所述多孔聚合物材料和所述第二材料中的至少一種的涂層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的復(fù)合基板，其中所述涂層包含所述第二材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的復(fù)合基板，其中所述多孔聚合物材料包括固體載體膜中的至少一種或包括由至少90重量％的聚偏二氟乙烯(pvdf)構(gòu)成的膜。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的復(fù)合基板，其中：
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項所述的復(fù)合基板，其中所述至少一個官能化區(qū)域包含不同官能化區(qū)域的陣列。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項所述的復(fù)合基板，其中所述至少一個官能化區(qū)域包含至少一個比色點。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項所述的復(fù)合基板，其中所述多孔聚合物材料包括聚偏二氟乙烯(pvdf)載體，并且所述第二材料包括摻雜在所述pvdf內(nèi)的二氧化硅納米顆粒。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項所述的復(fù)合基板，其中所述多孔聚合物材料包括聚偏二氟乙烯(pvdf)，并且所述第二材料包括浸漬在所述pvdf內(nèi)的多壁碳納米管(mwcnt)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項所述的復(fù)合基板，其中所述多孔聚合物材料包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)，并且所述第二材料包括聚偏二氟乙烯(pvdf)和溶膠-凝膠的混合物。
18.根據(jù)權(quán)利要求1至17中任一項所述的復(fù)合基板，其中所述多孔聚合物材料包括聚偏二氟乙烯(pvdf)載體，并且所述第二材料包括涂布所述pvdf的二氧化硅納米顆粒。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至18中任一項所述的復(fù)合基板，其中所述多孔聚合物材料包括第一聚偏二氟乙烯(pvdf)層和第二pvdf層，其中所述第一pvdf層具有比所述第二pvdf層更大的密度，并且所述第二材料結(jié)合在所述第二pvdf層內(nèi)。
20.根據(jù)權(quán)利要求1至19中任一項所述的復(fù)合基板，其中所述至少一個官能化區(qū)域被布置成響應(yīng)于照明而提供光學(xué)響應(yīng)數(shù)據(jù)，所述光學(xué)響應(yīng)數(shù)據(jù)包括表示暴露于所述周圍氣體的所述至少一個官能化區(qū)域的光譜特性的光譜響應(yīng)數(shù)據(jù)，所述光譜特性包括與所述目標(biāo)氣體組合物的存在相關(guān)的吸收、反射、熒光、彈性散射、非彈性(拉曼)散射或其他特性中的至少一種。
21.根據(jù)權(quán)利要求1至20中任一項所述的復(fù)合基板，其中所述至少一個官能化區(qū)域包含寡核苷酸、金屬配位絡(luò)合物、卟啉、自組裝單層(sam)、聚合物、吡咯衍生物、酞菁或納米材料裝飾中的至少一種。
22.一種用于光學(xué)檢測環(huán)境中的周圍氣體內(nèi)的目標(biāo)氣體組合物的方法，所述方法包括：
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述多孔聚合物材料用所述第二材料浸漬，所述第二材料包括納米顆粒(np)、碳納米管(cnt)、溶膠-凝膠、膠體溶液、納米線、具有與所述多孔聚合物材料不同的組合物的聚合物或其組合中的至少一種。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，所述方法包括相對于未浸漬的相同多孔聚合物材料增加所述多孔聚合物材料的孔隙率。
25.根據(jù)權(quán)利要求23至24中任一項所述的方法，所述方法包括將所述第二材料均質(zhì)地分散在所述多孔聚合物材料內(nèi)，使得所述第二材料在所述多孔聚合物材料內(nèi)的濃度在整個多孔聚合物材料的整個體積中變化小于百分之十。
26.根據(jù)權(quán)利要求23至25中任一項所述的方法，所述方法包括：
27.根據(jù)權(quán)利要求22至26中任一項所述的方法，所述方法包括在多孔聚合物材料的表面上用不連續(xù)的稀疏均勻涂層裝飾所述多孔聚合物材料，所述涂層包含所述第二材料。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，所述方法包括電噴涂材料或?qū)⑺龅诙牧想娂彽剿龆嗫拙酆衔锊牧仙稀?/p>
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述第二材料包括納米顆粒(np)、碳納米管(cnt)、溶膠-凝膠、膠體溶液、納米線、具有與所述多孔聚合物材料不同的組合物的聚合物或其組合中的至少一種。