DE3305683C2

DE3305683C2 - Feuchtigkeitsmeßfühler

Info

Publication number: DE3305683C2
Application number: DE19833305683
Authority: DE
Inventors: Akira Ootsu Shiga Kumada; Michihiro Kyoto Murata
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1983-02-18
Filing date: 1983-02-18
Publication date: 1986-08-14
Also published as: DE3305683A1

Abstract

Feuchtigkeitsmeßfühler mit auf einem isolierenden Substrat (1) angeordneten, einander gegenüberliegenden Elektroden (2, 3) und einer feuchtigkeitsempfindlichen Schicht (4) auf der Oberfläche des isolierenden Substrats (1) und mindestens zwischen den einander gegenüberliegenden Elektroden (2, 3), welche dadurch gebildet worden ist, daß man auf der Oberfläche des isolierenden Substrats (1) eine Mischung, die ein leitendes oder halbleitendes Pulver, einen pulverförmigen festen Elektrolyt und ein mit einer Zirkoniumverbindung vernetztes organisches Polymer enthält, in Form einer Schicht aufbringt und erhitzt.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Feuchtigkeitsmeßfühler bzw. eine Feuchtigkeitsmeßsonde, die insbesondere im Hinblick auf die Materialzusammensetzung ihrer feuchtigkeitsempfindlichen Schicht verbessert ist.

Feuchtigkeitsmeßfühler sind im allgemeinen so aufgebaut, daß sie auf einem isolierenden Substrat einander gegenüberliegende Elektroden aufweisen und auf der Oberfläche des isolierenden Substrats mindestens zwischen den einander gegenüberliegenden Elektroden eine feuchtigkeitsempfindliche Schicht oder ein feuchtigkeitsempfindlicher Film vorliegt. Die feuchtigkeitsempfindliche Schicht umfaßt ein Material, welches eine vorbestimmte Feuchtigkeits/Widerstands-Charakteristik aufweist. Dabei ist der innere Widerstandswert der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht in Abhängigkeit von der Umgebungsfeuchtigkeit variabel, so daß über den Widerstandswert des Feuchtigkeitsmeßfühlers die Feuchtigkeit gemessen werden kann.

Bei einem herkömmlichen Feuchtigkeitsmeßfühler wird eine Schicht aus einem organischen Material, wie Cellulose, verwendet, die pulverförmigen Kohlenstoff enthält. Der Nachteil dieser Feuchtigkeitsmeßfühler ist darin zu sehen, daß das organische Material sich mit der Zeit verändert, so daß keine stabile Meßcharakteristik erreicht werden kann.

Ein weiteres Beispiel von herkömmlichen Feuchtigkeitsmeßfühlern sind jene, die als feuchtigkeitsempfindliehe Schicht ein Metalloxid, wie Fe2O3, Fe3O4, Al₂O₃, Cr₂O₃ und dergleichen aufweisen. Dabei wird die feuchtigkeitsempfindliche Schicht durch Aufdampfen, Aufsputtern oder anderweitiges Aufbringen dieser Metalloxide gebildet. Es hat sich gezeigt, daß eine dünne Schicht oder ein dünner Film eines solchen Metalloxids ein überlegenes Absorptionsverhalten besitzt. Mit diesen Feuchtigkeitsmeßfühlern kann die Änderung der Feuchtigkeit über die Änderung des elektrischen Widerstands aufgrund der absorbierten Feuchtigkeit gemessen werden. Ein Vorteil dieser Feuchtigkeitsmeßfühler ist darin zu sehen, daß ihre feuchtigkeitsempfindliche Schicht ein schnelles Ansprechen zeigt. Sie besitzen jedoch den Nachteil, daß sie einen relativ hohen Widerstandswert aufweisen und die Messung geringer Feuchtigkeitswerte schwierig ist.

Ein drittes Beispiel von herkömmlichen Feuchtigkeitsmeßfühlern verwendet keramische Halbleiter.

Wenngleich die keramischen Halbleiter ausgezeichnete Wärmebeständigkeiten aufweisen, leiden sie an dem Nachteil, daß sie einen hohen spezifischen Widerstand aufweisen und im Vergleich zu jenen Feuchtigkeitsmeßfühlern mit einer feuchtigkeitsempfindlichen Schicht auf der Grundlage eines organischen Widerstandsfilms, wie sie als erstes Beispiel angesprochen sind, kostspielig sind.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, die oben angesprochenen Probleme der herkömmlichen Feuchtigkeitsmeßfühler zu überwinden und einen Feuchtigkeitsmeßfühler zu schaffen, der eine große Änderung des Widerstandswerts in Abhängigkeit von der Feuchtigkeit zeigt, eine hohe Lebensdauer aufweist und selbst bei geringen Feuchtigkeitsgehalten reproduzierbare genaue Meßwerte ergibt.

Diese Aufgabe wird nun gelöst durch den Feuchtigkeitsmeßfühler gemäß Patentanspruch.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Feuchtigkeitsmeßfühler mit einem isolierenden Substrat, auf der .Oberfläche des isolierenden Substrats im Abstand voneinander ausgebildeten ersten und zweiten Elektroden und einer auf der Oberfläche des isolierenden Substrats angeordneten feuchtigkeitsempfindlichen Schicht, die mindestens den Bereich der Oberfläche zwischen den Elektroden bedeckt und mindestens einen Vertreter der leitende Pulver und Halbleiterpulver umfassenden Gruppe und ein organisches Polymer, welches mindestens zum Teil mit einer Zirkoniumverbindung vernetzt ist, enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die feuchtigkeitsempfindliche Schicht als zusätzlichen Bestandteil einen pulverförmigen festen Elektrolyt aus der Protonenleiter und Alkaliionenleiter umfassenden Gruppe enthält.

Als leitendes Pulver können pulverförmiger Kohlenstoff und Metallpulver, wie Palladiumpulver oder dergleichen, verwendet werden. Als Halbleiterpulver kann man pulverförmiges CrO2, NiO, Fe3O4, ZnO, SnO2, MnO₂₁TiO₂-, und halbleitende Titanate, wie Halbleiter aus der Bariumtitanatgruppe, Halbleiter aus der Strontiumtitanatgruppe und dergleichen einsetzen.

Als pulverförmigen festen Elektrolyt kann man Protonenleiter und Alkaliionenleiter einsetzen. Beispiele für Protonenleiter sind

H3M012PO40 · 29 H₂O,
H₃W]₂PO₄₀ · 29 H₂O,
H₈UO₂PO₄ · 4 H₂O,
hydratisiertes H₃O+-/J¹Al₂O₃,
hydratisiertes H₃O+-/5"Al₂O₃,
N H₄ ⁺/H(H₂O),+-/?'A1₂O₃,
Montmorillonitaustauscher in der H+-Form,
Sb₂O₅ · 4 H₂O und
SnO₂ · 3 H₂O.

Beispiele für Alkaliionenleiter sind

Na+-/5¹Al₂O₃,

Na+-/5"A1₂O₃,

Na₃Zr₂PSi₂Oi₂,

Li 14Zn(GeCj)₄,

Li₄AlO₄,

Li₄B₇Oi₂Cl,

Lil+40Mol-% Al₂O₃,

Li+-/5A1₂O₃,

Li+-/5"Al₂O₃,

K+-/?A1₂O₃,

K+-/5"A1₂O₃,

Li₃VO₄ und
Li₄GeO₄.

Als organisches Polymer, das zumindest teilweise mit einer Zirkoninmverbindung vernetzt ist, kann man Epoxidharze, Ethylcellulose, Polyvinylalkohol, wasserlösliche Polymere, Siliconharze, Fluorharze und dergleichen verwenden. Das mit der Zirkoniumverbindung vermischte organische Polymer wird erhitzt, wodurch mindestens in einem Teil des organischen Polymers BrQkken gebildet werden.

Als Zirkoniumverbindung kann man Zirkoniumoxidchlorid, Zirkoniumacetat und durch Hydratation dieser Salze gebildete Derivate verwenden.

Die feuchtigkeitsempfindliche Schicht des Feuchtigkeitsmeßfühlers kann mindestens einen Vertreter aus den oben angegebenen Gruppen von Verbindungen enthalten.

Der Vernetzungsgrad des mit der Zirkoniumverbindung vernetzten organischen Polymers kann durch Änderung des Mischungsverhältnisses der Verbindungen, durch die angewandte Temperatur oder andere Bedingungen beeinflußt werden. Im Hinblick auf das Mischungsverhältnis der Bestandteile der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht ist festzustellen, daß das leitende Pulver und/oder das Halbleiterpulver sowie der pulverförmige feste Elektrolyt die Hauptmenge ausmachen, während der Rest durch das mit der Zirkoniumverbindung vernetzte organische Polymer gestellt wird.

Ein wesentliches Merkmal des Feuchtigkeitsmeßfühlers ist die Anwendung eines pulverförmigen festen Elektrolyts. Durch die Verwendung eines pulverförmigen festen Elektrolyts ergibt sich der Vorteil, daß die Ionenleitung durch Adsorption von Wasser erleichtert wird, so daß der Feuchtigkeitsmeßfühler eine starke Änderung des Widerstandswerts in Abhängigkeit von Feuchtigkeitsänderungen zeigt. Weiterhin ergibt sich eine gesteigerte Änderung des Widerstandswerts im Bereich hoher Feuchtigkeit.

Feuchtigkeitsmeßfühler, die auf lonenleitung basieren, besitzen die Möglichkeit, daß die durch Absorption von Feuchtigkeit erzeugten Ionen in dem Material verbleiben. Wenn dann eine erneute Absorption von Feuchtigkeit erfolgt, kann die Menge der erzeugten Ionen zu groß sein. Wenn andererseits eine inaktive Verbindung gebildet Wird, kann die Menge der erzeugten Ionen zu gering sein. Das Ergebnis hiervon ist, daß eine Verschlechterung der Charakteristik des Feuchtigkeitsmeßfühlers zu beobachten ist.

Das oben angesprochene Problem der Veränderung oder Verschlechterung der Meßcharakteristik wird durch die Anwendung eines festen Elektrolyts Relöst. Demzufolge besitzt der Feuchtigkeitsmeßfühler eine Meßcharakteristik mit hoher Verläßlichkeit und Reproduzierbarkeit und zeigt eine geringere Verschlechterung oder Veränderung der Meßcharakteristik.

Weiterhin zeigt der Feuchtigkeitsmeßfühlei selbst im Tauzustand eine geringe Veränderung oder Verschlechterung der Meßcharakteristik und stellt damit einen ausgezeichneten Taumeßfühler dar.

Ein weiteres Merkmal des Feuchtigkeitsmeßfühlers ist die Verwendung einer Zirkoniumverbindung. Die Zirkoniumverbindung besitzt eine hohe Reaktivität und neigt zur Bildung eines anorganischen Polymers. Wenn die Zirkoniumverbindung mit einem mit der Zirkoniumverbindung verträglichen organischen Polymer kombiniert wird, dient die Zirkoniumverbindung ais Vernetzungsmittel und bildet eine —O—Zr-Brücke mit dem organischen Polymer und stabilisiert in dieser Weise die Struktur der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht. Es hat sich weiterhin gezeigt, daß die Anwesenheit eines Zirkonium enthaltenden anorganischen Polymers nicht nur die Schicht als solche verfestigt, sondern bei der Absorption von Feuchtigkeit auch in starken Maße den Widerstandswert absenkt, wenngleich der Widerstandswert der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht in trockenem Zustand sehr hoch ist, so daß in Abhängigkeit von der Feuchtigkeitsabsorption eine beträchtliche Änderung des Widerstandswerts erreicht wird. Wenngleich die genauen Hintergründe dieses Verhaltens nicht bekannt sind, wird angenommen, daß durch die Steigerung des hydrophilen Verhaltens der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht durch Einbringen einer Zirkoniumverbindung als auch durch die Ionenleitfähigkeit des festen Elektrolyts die Änderungsrate des Widerstandswerts in Abhängigkeit von der absorbierten Feuchtigkeit vergrößert wird.

Wenngleich man eine Änderung des elektrischen Widerstands in Abhängigkeit von der absorbierten Feuchtigkeit selbst bei Anwendung lediglich eines organisehen Polymers beobachtet, ergibt sich selbst im Zustand absorbierter Feuchtigkeit ein extrem hoher Widerstandswert, und es lassen sich keine großen Änderungen des Widerstandswerts beobachten, was für die praktische Anwendung nachteilig ist. Weiterhin ist es äußerst schwierig, die Feuchtigkeits/Widerstands-Charakteristik zu variieren. Man kann jedoch selbst bei geringen Feuchtigkeitswerten relativ große Änderungen des Widerstandswerts erreichen. Weiterhin kann man durch Änderung des Mischungsverhältnisses des leitenden Pulvers und/oder des Halbleiterpulvers, des pulverförmigen festen Elektrolyts, der Zirkoniumverbindung und des organischen Polymers den Bereich der Änderung des Widerstandswerts erweitern und damit Feuchtigkeitsmeßfühler mit der gewünschten Feuchtigkeits/ Widerstands-Charakteristik erzeugen. Weiterhin kann der erfindungsgemäße Feuchtigkeitmeßfühler sowohl als Taumeßfühler als auch als Feuchtigkeitsmeßfühler ausgelegt werden.

Die Erfindung sei im folgenden näher unter Bezugnähme auf die beigefügte Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf ein Beispiel eines typischen Feuchtigkeitsmeßfühlers und
F i g. 2 eine graphische Darstellung, die die Feuchtigkeits/Widerstands-Charakteristiken der Feuchtigkeitsmeßfühler der Beispiele 1 bis 7 wiedergibt.

Der Feuchtigkeitsmeßfühler ist im allgemeinen so aufgebaut, daß auf einem isolierenden Substrat aus Glas, Keramik oder dergleichen eine feuchtigkeitsempfindliche Schicht so angeordnet wird, daß sie die auf dem isolierenden Substrat ausgebildeten, einander gegenüberliegenden Elektroden bedeckt.

Ein Beispiel des Feuchtigkeitsmeßfühlers ist in der F i g. 1 dargestellt. Wie zu erkennen ist, umfaßt der Meßfühler ein isolierendes Substrat 1 und auf dem isolierenden Substrat 1 angeordnete, einander gegenüberliegende Elektroden 2 und 3. Die einander gegenüberliegenden Elektroden 2 und 3 sind kaminförmig ausgebildet und so angeordnet, daß die Zinkenbereiche ineinandergeschoben angeordnet sind bzw. die Zinken der einen Elektrode in den Lücken der anderen kammförmigen Elektrode angeordnet sind. Dann wird eine feuchtigkeitsempfindliche Schicht oder ein feuchtigkeitsemp-

findlicher Film 4 auf dem isolierenden Substrat 1 derart ausgebildet, daß er die Oberfläche des isolierenden Substrats 1 dort bedeckt, wo die einander gegenüberliegenden Elektroden 2 und 3 angeordnet sind. So wird die feuchtigkeitsempfindliche Schicht 4 auf der Oberfläche des isolierenden Substrats 1 mindestens zwischen den Elektroden 2 und 3 angeordnet. Mit den Endbereichen der entsprechenden gegenüberliegenden Elektroden 2 und 3 sind Leiteranschlüsse 5 und 6 elektrisch verbunden, über die der Feuchtigkeitsmeßfühler mit der Meßeinrichtung verbunden wird.

Im folgenden sei ein Beispiel eines Verfahrens zur Ausbildung der oben beschriebenen feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 4 auf dem isolierenden Substrat 1 erläutert. Man vereinigt die Ausgangsrnateriaüen in einem vorbestimmten Mischungsverhältnis und mischt sie gut durch und mischt dann ein Lösungsmittel, wie Ethylalkohol, ein, um eine pastenartige, gleichmäßig dispergierte Mischung zu erhalten. Die in dieser Weise erhaltene pastenartige Mischung wird in Form einer Schicht auf die Oberfläche des isolierenden Substrats 1 aufgebracht, wo die einander gegenüberliegenden Elektroden 2 und 3 ausgebildet sind. Anschließend wird das Ganze auf eine Temperatur von 100⁰C bis zu einer Temperatur, bei der die Zirkoniumverbindung nicht zersetzt wird, erhitzt so daß in dieser Weise die gewünschte feuchtigkeitsempfindliche Schicht 4 auf dem isolierenden Substrat 1 erhalten wird.

Bei dem obigen Beispiel wird nach dem Vermischen der Ausgangsmaterialien ein Lösungsmittel zugesetzt, um eine pastenartige Mischung zu bilden; es ist jedoch auch möglich, das Lösungsmittel alternativ zu der Zirkoniumverbindung zuzugeben und dann die anderen Materialien zuzusetzen, um in dieser Weise eine pastenartige Mischung zu bilden.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung, ohne daß diese jedoch darauf beschränkt sein soll.

Beispiel 1

Man gibt zu 0,7 g eines Epoxidharzes des Säureanhydridtyps 4,7 g MnO2 als Halbleiterpulver und 3,8 g H₃O ⁺ -^Al₂O₃ als pulverförmiger! festen Elektrolyt Dann gibt man eine alkoholische Lösung von Zirkoniumoxidchlorid (entsprechend 0,2 g ZrO₂) zu, mischt die in dieser Weise erhaltene Mischung gut durch und vermischt mit Ethylalkohol unter Bildung einer pastenartigen Mischung geeigneter Viskosität

Die erhaltene pastenartige Mischung wird in Form einer Schicht auf die Oberfläche eines isolierenden Substrats aus Aluminiumoxid aufgebracht auf dem einander gegenüberliegende Goldelektroden ausgebildet sind. Die einander gegenüberliegenden Elektroden sind in einem Abstand von 0,5 mm angeordnet

Dann mißt man die Änderung des Widerstandswerts des in dieser Weise erhaltenen Feuchtigkeitsmeßfühlers bei verschiedenen relativen Feuchtigkeiten. Die F i g. 2 verdeutlicht die Beziehung zwischen der relativen Feuchtigkeit und dem Widerstandswert (Feuchtigkeits-/Widerstands-Charakteristik) des in dieser Weise erhaltenen Meßfühlers. Dabei gibt die in der Fig.2 mit der Bezugsziffer 1 bezeichnete Kurve die Charakteristik des Meßfühlers dieses Beispiels wieder.

Weiterhin unterwirft man den Feuchtigkeitsmeßfühler dieses Beispiels alternierend 1500 Zyklen von trockenen und feuchten Bedingungen unter angelegter Spannung. In der folgenden Tabelle sind die Widerstandswerte des Feuchtigkeitsmeßfühlers dieses Beispiels am Anfang und am Ende dieser Untersuchung angegeben.

Widerstandswert Widerstandsbeieiner Feuch- wert im
tigkeit von 70% Tauzustand

Anfangswert
ίο Wert nach
dem Test

I χ10⁵ΜΩ
I χ ΙΟ⁴ ΜΩ

46OkD
36OkQ

Wie aus der obigen Tabelle hervorgeht, zeigt der erfindungsgemäße Feuchtigkeitsmeßfühler eine geringe Änderung der Charakteristik bei der oben beschriebenen Betriebsdaueruntersuchung.

Weiterhin zeigt der erfindungsgemäße Feuchtigkeitsmeßfühler eine gute Empfindlichkeit zum Nachweis des Tauzustands im Vergleich zu herkömmlichen Feuchtigkeitsmeßfühlern und kann auch niedrige Feuchtigkeitswerte entsprechend einer relativen Feuchtigkeit von 20 bis 30% messen.

Beispiel 2

Man gibt zu 0,7 g eines Epoxidharzes des Säureanhydridtyps 5,2 g MnO₂ als Halbleiterpulver und 3,3 g H₃O⁺-ZiAl₂O₃ als pulverförmigen festen Elektrolyt. Dann gibt man eine alkoholische Lösung von Zirkoniumoxidchlorid zu (entsprechend 0,6 g ZrO₂), mischt gut durch, vermischt weiterhin mit Ethylalkohol unter Bildung einer pastenartigen Mischung der geeigneten Viskosität.
Dann bildet man nach der Verfahrensweise von Beispiel 1 einen Feuchtigkeitsmeßfühler. Die in der F i g. 2 dargestellte Kurve 2 verdeutlicht die relative Feuchtigkeits/Widerstands-Charakteristik des Meßfühlers von Beispiel 2. Wie aus der Fig.2 zu entnehmen ist, zeigt der Feuchtigkeitsmeßfühler dieses Beispiels 2 eine gut proportionale oder lineare Widerstandsänderung in Abhängigkeit von der relativen Feuchtigkeit

Beispiel 3

Durch Auflösen von Ethylcellulose in Ethylenglykolmonobutylether bildet man 2 g einer 16%igen Lösung dieses Materials. Dann gibt man 1,7 g pulverförmiges MnO₂ als Halbleiterpulver und 1,4 g pulverförmiges Li+-/9Al₂O₃ als pulverförmigen festen Elektrolyt zu, mischt gut durch und versetzt mit einer alkoholischen Lösung von Zirkoniumoxidchlorid (entsprechend 0,16 g ZrO₂) unter Bildung einer pastenartigen Mischung.

Die pastenartige Mischung wird nach der in Beispiel 1 beschriebenen Verfahrensweise zur Bildung eines Feuchtigkeitsmeßfühlers verwendet Die Widerstandswerte des in dieser Weise erhaltenen Feuchtigkeitsmeßfühlers werden bei verschiedenen relativen Feuchtigkeiten gemessen. Die in der F i g. 2 dargestellte Kurve 3 verdeutlicht die erzielten Meßergebnisse.

Beispiel 4

Nach der Verfahrensweise des Beispiels 3 stellt man einen Feuchtigkeitsmeßfühler her, wobei man jedoch anstelle von Zirkoniumoxidchlorid Zirkoniumacetat (entsprechend 40 mg ZrO₂) verwendet

Die in der F i g. 2 dargestellte Kurve 4 verdeutlicht die Änderung des Widerstandswerts in Abhängigkeit von der relativen Feuchtigkeit.

Beispiel 5

Man bereitet 1 g einer 10%igen wäßrigen Lösung von Polyvinylalkohol und gibt 0,31 g MnO₂ und 0,14 g H₃O⁺-^AI₂O₃ zu. Dann gibt man Zirkoniumoxidchlorid (entsprechend 0,018 g ZrO₂) zu und mischt gut durch. Die in dieser Weise erhaltene pastenartige Mischung wird nach der Verfahrensweise von Beispiel 1 zur Herstellung eines Feuchtigkeitsmeßfühlers verwendet, wobei man das Material während 20 Minuten auf 120°C erhitzt.

Die in der F i g. 2 dargestellte Kurve 5 verdeutlicht die Änderung des Widerstandswerts des in dieser Weise gebildeten Feuchtigkeitsmeßfühlers in Abhängigkeit von der relativen Feuchtigkeit.

Beispiel 6

erhalten wird. Da die feuchtigkeitsempfindliche Schicht weiterhin ein mit einer Zirkoniumverbindung vernetztes organisches Polymer enthält, wird die Festigkeit der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht als solche gesteigert, was den Vorteil einer geringeren zeitabhängigen Verschlechterung der Meßcharakteristik mit sich bringt. Weiterhin ergibt sich durch die Steigerung des hydrophilen Verhaltens der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht als Folge der Zirkoniumverbindung neben der Ionenleitfähigkeit als Folge des festen Elektrolyts ein Feuchtigkeitsmeßfühler mit ausgezeichneten Feuchtigkeitsmeßeigenschaften.

Man gibt zu 0,7 g eines Epoxidharzes des Säureanhydridtyps 4,7 g MnO₂ und 3,8 g Na⁺-/5¹Al₂O₃. Anschließend versetzt man mit einer alkoholischen Lösung von Zirkoniumoxidchlorid (entsprechend 0,2 g ZrO₂) und mischt gut unter Bildung einer pastenartigen Mischung durch. Die in dieser Weise erhaltene Paste wird nach der Verfahrensweise von Beispiel 1 zur Herstellung eines Feuchtigkeitsmeßfühlers verwendet.

Die Widerstandswerte des in dieser Weise erhaltenen Feuchtigkeitsmeßfühlers werden bei verschiedenen relativen Feuchtigkeiten gemessen. Die in der Fig. 2 dargestellte Kurve 6 verdeutlich die Charakteristik dieses Feuchtigkeitsmeßfühlers. Der Widerstandswert im Tauzustand beträgt 500 kQ.

Beispiel 7

Zu 0,7 g eines Epoxidharzes vom Säureanhydridtyp gibt man 8,5 g H₃O⁺-/¹Al₂O₃ und gibt eine alkoholische Lösung von Zirkoniumoxidchlorid (entsprechend 0,2 g ZrO₂) zu. Dann mischt man die Mischung gut durch und verarbeitet die erhaltene Paste nach der Verfahrensweise von Beispiel 1 zu einem Feuchtigkeitsmeßfühler.

Man mißt den Widerstandswert des in dieser Weise erhaltenen Feuchtigkeitsmeßfühlers bei verschiedenen relativen Feuchtigkeiten. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse sind in der F i g. 2 dargestellt Dabei verdeutlicht die Kurve 7 die Meßergebnisse dieses Feuchtigkeitsmeßfühlers. Dieser Feuchtigkeitsmeßfühler zeigt im Tauzustand einen Widerstandswert von 40OkQ, ein Wert, der größer ist als bei anderen Feuchtigkeitsmeßfühlern.

Wie aus den obigen Beispielen hervorgeht, ist es mit den erfindungsgemäßen Feuchtigkeitsmeßfühlem möglich, die Feuchtigkeits/Widerstands-Charakteristik durch Einstellen des Mischungsverhältnisses der zur Bildung der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht verwendeten Materialien zu steuern, so daß je nach Wunsch der Änderungsbereich des Widerstandswerts groß oder klein ausgelegt werden kann und in Abhängigkeit von den Anforderungen ein Feuchtigkeitssensor oder ein Tausensor gebildet werden kann. Weiterhin kann durch Einbringen eines festen Elektrolyts in die feuchtigkeitsempfindliche Schicht die Verschlechterung der Charakteristik durch Ionenleitung vermieden werden, so daß ein Feuchtigkeitsmeßfühler mit großer Verläßlichkeit Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Feuchtigkeitsmeßfühler mit einem isolierenden Substrat, auf der Oberfläche des isolierenden Substrats im Abstand voneinander ausgebildeten ersten und zweiten Elektroden und einer auf der Oberfläche des isolierenden Substrats angeordneten feuchtigkeitsempfindlichen Schicht, die mindestens den Bereich der Oberfläche zwischen den Elektroden bedeckt und mindestens einen Vertreter der leitende Pulver und Halbleiterpulver umfassenden Gruppe und ein organisches Polymer, welches mindestens zum Teil mit einer Zirkoniumverbindung vernetzt ist, enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die feuchtigkeitsempfindliche Schicht als zusätzlichen Bestandteil einen pulverförmigen festen Elektrolyt aus der Protonenleiter und Alkaliionenleiter umfassenden Gruppe enthält.

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