防水透氣膜在氧濃度傳感器為代表的電化學(xué)傳感器中的應(yīng)用
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張作鵬
2025-06-23
電化學(xué)氧濃度傳感器需求量激增，是多種當(dāng)代社會(huì)發(fā)展和技術(shù)趨勢共同作用的結(jié)果。其核心驅(qū)動(dòng)力源于對安全、健康、效率和環(huán)保的日益重視，如：化工、天然氣等作業(yè)環(huán)境中氧氣濃度過高會(huì)增加火災(zāi)爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，監(jiān)測氧氣濃度是綜合氣體檢測系統(tǒng)的重要組成部分密閉空間作業(yè)安全。醫(yī)療保健需求的增長與技術(shù)進(jìn)步，呼吸治療設(shè)備，如：呼吸機(jī)、麻醉機(jī)、制氧機(jī)、家用呼吸支持設(shè)備等，都需要極其精確地監(jiān)測和控制吸入氣體中的氧濃度。
電化學(xué)氧濃度傳感器的電極一般采用的是氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)原理工作，氣體穿過防水透氣膜，被測氣體與電極材料進(jìn)行催化，使得被測氣體與固態(tài)或液態(tài)電解質(zhì)層發(fā)生反應(yīng)，形成與被測試氣體濃度相關(guān)的電流或電勢差信號，從而得到相應(yīng)的檢測結(jié)果。
那么，電化學(xué)氧濃度傳感器必須使用防水透氣膜的原因是什么呢？
主要因?yàn)殡娀瘜W(xué)傳感器作為精密的電子元件，外界環(huán)境微小的變化、被測樣本受液體污染或者元件受到微小的損傷，都有可能影響測量的精度。為了解決以上關(guān)鍵矛盾：既要允許氧氣擴(kuò)散至電極，又要隔絕液態(tài)水、粉塵、化學(xué)污染物等干擾物。
防水透氣膜在傳感器外殼表面，隔絕液態(tài)水侵入，保護(hù)電解質(zhì)濃度。如果沒有防水透氣膜：液態(tài)電解質(zhì)（如KOH溶液）若被外部水分稀釋，會(huì)導(dǎo)致離子導(dǎo)電性下降、反應(yīng)平衡破壞；固態(tài)電解質(zhì)雖不怕水，但電極仍會(huì)被水淹沒，電極短路。
防水透氣膜通過微孔結(jié)構(gòu)，形成氧氣擴(kuò)散的限速屏障，使氧氣擴(kuò)散速率僅與濃度成正比，減少氣體流速變化導(dǎo)致的擴(kuò)散速率波動(dòng)，確保輸出電流與氧濃度呈線性關(guān)系。同時(shí)將電解液隔離在內(nèi)部，還可防止液態(tài)電解質(zhì)泄漏。ePTFE膜的微孔結(jié)構(gòu)，有效降低電解液蒸發(fā)速率（液態(tài)電解質(zhì)型），減緩電極腐蝕與毒化，使傳感器壽命從數(shù)月提升至數(shù)年。防水透氣膜加硅膠泡棉的結(jié)構(gòu)可有效保證電化學(xué)傳感器的靈敏度，因此，防水透氣膜在電傳感器中是要經(jīng)常用到的。
除氧濃度傳感器為代表電化學(xué)傳感器之外，需要使用薄膜防護(hù)產(chǎn)品的傳感器還包溫濕度傳感器，毫米波雷達(dá)，TVOCS氣體傳感器，壓力傳感器、磁阻傳感器等。日津科技生產(chǎn)的防水透氣膜防護(hù)產(chǎn)品允許空氣通過，阻止固體污染物、水、油等液體的進(jìn)入，確保傳感器元件不受污染，防水透氣膜保證了傳感器的靈敏度。同時(shí)，日津科技的防水透氣膜防護(hù)產(chǎn)品具有良好的透氣性能，平衡電子元件工作升溫所引起的殼體內(nèi)外壓差，從而保障了傳感器的測試精度，延長了傳感器的使用壽命。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，諸多種類的電子元器件應(yīng)運(yùn)產(chǎn)生，它們的密封可靠性面臨著越來越大的挑戰(zhàn)，也使得人們對電子元器件的防護(hù)提出了越來越高的要求。日津科技對其生產(chǎn)的防水透氣膜薄膜的質(zhì)量要求也在逐步提高，不斷主動(dòng)出擊，對產(chǎn)品進(jìn)行迭代設(shè)計(jì)，防水透氣膜產(chǎn)品已能夠提供高達(dá)IP68和IP69的防護(hù)等級。
防水透氣膜在電子元件中的應(yīng)用趨勢正朝著高性能、多功能和智能化方向發(fā)展。核心趨勢包括：
材料升級：ePTFE膜主導(dǎo)市場，通過復(fù)合技術(shù)提升機(jī)械強(qiáng)度和耐候性；
場景拓展：新能源汽車（如電池管理系統(tǒng)）、醫(yī)療電子（植入設(shè)備）和消費(fèi)電子（IP68防護(hù)）需求激增；
技術(shù)創(chuàng)新：納米材料與透氣膜結(jié)合實(shí)現(xiàn)分子級防護(hù)，透聲、防油等多功能集成成為主流。
納米雙疏薄膜在提供很好的防水防塵性能的同時(shí)，能夠抗日化品、有機(jī)溶劑、表面活性劑等液體的滲透，同時(shí)能夠避免防水透氣膜薄膜表面被浸潤，從而失去透氣散熱，氣壓平衡等功能。日津科技的防水透氣膜薄膜還具有很好的過濾氣體粉塵的效率，低壓差，高透氣量和良好的化學(xué)惰性等特征，為廣大電子終端產(chǎn)品的穩(wěn)定運(yùn)行保駕護(hù)航。
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