JPH0328378B2 - - Google Patents
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- JPH0328378B2 JPH0328378B2 JP58246533A JP24653383A JPH0328378B2 JP H0328378 B2 JPH0328378 B2 JP H0328378B2 JP 58246533 A JP58246533 A JP 58246533A JP 24653383 A JP24653383 A JP 24653383A JP H0328378 B2 JPH0328378 B2 JP H0328378B2
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- amorphous
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Landscapes
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Compounds Of Iron (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Description
産業上の利用分野
本発明は、湿度センサー用感湿材料に関する。
従来技術
湿度センサー用感湿材料としては、有機高分
子、金属酸化物、複合金属酸化物、セラミクス等
が、従来から提案され或いは使用されている。し
かしながら、近年、装置の小型化や記録の高密度
化が進むに従つて、より性能の優れた感湿材料の
出現が望まれている。即ち、有機高分子以外の公
知の感湿材料は、いずれも酸化物等の結晶体であ
る為、焼結加工等の製造技術上の困難さが解消さ
れておらず、また湿度センサーとしての信頼性に
も欠けるという問題点がある。一方、有機高分子
には、使用温度が大巾に制限され、耐久性にも劣
るという欠点がある。 発明の構成 本発明は、上記の如き問題点に鑑みてなされた
ものであり、アモルフアス膜の表面における水分
吸着現象を電気抵抗の変化として検知し、雰囲気
中の湿度を正確に測定する湿度センサー用素材を
提供するものである。 即ち、本発明は、（Bi2O3）1-X・（Fe2O3）X（但
し0.16≦ｘ≦0.70）なる組成を有するアモルフア
ス化合物又は配向性多結晶体からなる感湿材料に
係るものである。 本発明者の研究によれば、上記組成を有するビ
スマス−鉄系アモルフアス化合物が、優れた感湿
特性を発揮し得ることが見出された。 上記本発明アモルフアス化合物において、ｘの
値が0.70を上回る場合には、溶融温度の上昇に伴
つて材料生成が困難となり、アモルフアス化も困
難となる。一方、ｘの値が0.16を下回る場合に
は、多結晶構造となり、アモルフアス特有の物性
が発揮されない。 上記のビスマス−鉄系アモルフアス化合物は、
例えば、酸化ビスマスと酸化鉄との混合物を加熱
融解（通常該混合物の融点よりも50〜200℃高い
温度で）した後、104〜106℃／秒の冷却速度で超
急冷することにより得られる。超急冷手段の１例
として、融解物を５ｍ／秒〜35ｍ／秒程度の高周
速度で回転するロール表面に噴射する方法が挙げ
られる。このようなビスマス−鉄系アモルフアス
化合物及び超急冷によるその製造方法は特願昭57
−181967号に開示されている。或いは、スパツタ
ー法、蒸着法、イオンプレーテイング法、クラス
ターイオンビーム蒸着法等により、基板上に析出
させた（Bi2O3）1-X・（Fe2O3）Xを超急冷すること
によつても、同様のアモルフアス化合物が得られ
る。 また、本発明者の研究によれば、上記ビスマス
−鉄系アモルフアス化合物を特定条件下に熱処理
して得た配向性多結晶体が、該アモルフアス化合
物と同等の感湿性能を発揮するのみならず、感湿
材料としてより優れた安定性を備えていることが
見出された。 このような配向性多結晶体の形成は、上記アモ
ルフアス化合物を熱分析に供して結晶化温度を求
めた後、当該化合物を結晶化温度以下の温度、好
ましい結晶化温度とそれよりも50℃程度低い温度
との間で所定時間（通常数分〜１時間程度）熱処
理することにより得られる。結晶化温度よりも50
℃低い温度であつても、１時間以上熱処理を継続
する場合には、非配向の多結晶体となり、感材料
とはなり得ないことがあるので、留意する必要が
ある。 発明の効果 本発明によれば、以下の如き効果が奏される。 () アモルフアス化合物及び配向性多結晶体の
表面における水分に対する「ぬれ性」が非常に
良いので、信頼性の高い高感度の感湿素子が得
られる。 () 感湿素子製造の為の加工が容易である。 () 使用温度に対する制限が少ない。 () 感湿機能を阻害する油、塵埃等が付着し難
いので、耐久性に優れている。 () 付着水分の速乾性に優れている。 () 上記（）及び（）の結果として、感湿
素子表面のクリーニング等の操作を必要としな
い。 () 小型で、安価な感湿素子が得られるので、
産業機器、家庭電化製品等の広範囲の分野で有
用である。 実施例 以下実施例により本発明の特徴とするところを
より一層明らかにする。 実施例 １ 酸化ビスマスと酸化鉄とを、 （Bi2O3）1-X・（Fe2O3）XにおいてＸの値が0.5（融
点920℃）に相当する割合で配合し、均一に混合
した後、800℃で仮焼し、再粉砕混合した。次い
で、粉砕混合物を白金製容器（0.2mm×４mmの試
料吹き出し用スリツト状ノズルを備えている）に
充填し、高周波加熱（1100℃）して溶融させた
後、直径298mm、巾80mmの急冷用回転ロール表面
上に乾燥圧縮空気により吹き出し、アモルフアス
材料を得た。吹き出し操作時のノズルとロール表
面の間隔は、0.05mm、圧縮空気の圧力は0.5Kg／
cm2、ロール回転数は1300rpm、冷却速度は104〜
106℃／秒であつた。 得られたアモルフアス材料は、厚さ20〜30μ
ｍ、巾３〜５mm、長さ８〜100mmの透明ガラス状
リボンであつた。Ｘ線回折パターンがハローであ
ること、並びに示差熱天秤によりガラス転移点及
び結晶化温度を測定することにより、上記材料が
アモルフアス構造を有することを確認した。 次に、上記で得られたアモルフアスリボンを低
融点ガラス板上に固定し、膜表面に銀ペーストを
塗布し、150℃で15分間焼付けて、間隔0.5mmの平
行電極を形成させた。 かくして得られた感湿素子を恒温恒湿槽に入
れ、温度26℃における温度の変化に対する電気抵
抗の変化をピコアンメーターにより測定した。結
果を次表に示す。
子、金属酸化物、複合金属酸化物、セラミクス等
が、従来から提案され或いは使用されている。し
かしながら、近年、装置の小型化や記録の高密度
化が進むに従つて、より性能の優れた感湿材料の
出現が望まれている。即ち、有機高分子以外の公
知の感湿材料は、いずれも酸化物等の結晶体であ
る為、焼結加工等の製造技術上の困難さが解消さ
れておらず、また湿度センサーとしての信頼性に
も欠けるという問題点がある。一方、有機高分子
には、使用温度が大巾に制限され、耐久性にも劣
るという欠点がある。 発明の構成 本発明は、上記の如き問題点に鑑みてなされた
ものであり、アモルフアス膜の表面における水分
吸着現象を電気抵抗の変化として検知し、雰囲気
中の湿度を正確に測定する湿度センサー用素材を
提供するものである。 即ち、本発明は、（Bi2O3）1-X・（Fe2O3）X（但
し0.16≦ｘ≦0.70）なる組成を有するアモルフア
ス化合物又は配向性多結晶体からなる感湿材料に
係るものである。 本発明者の研究によれば、上記組成を有するビ
スマス−鉄系アモルフアス化合物が、優れた感湿
特性を発揮し得ることが見出された。 上記本発明アモルフアス化合物において、ｘの
値が0.70を上回る場合には、溶融温度の上昇に伴
つて材料生成が困難となり、アモルフアス化も困
難となる。一方、ｘの値が0.16を下回る場合に
は、多結晶構造となり、アモルフアス特有の物性
が発揮されない。 上記のビスマス−鉄系アモルフアス化合物は、
例えば、酸化ビスマスと酸化鉄との混合物を加熱
融解（通常該混合物の融点よりも50〜200℃高い
温度で）した後、104〜106℃／秒の冷却速度で超
急冷することにより得られる。超急冷手段の１例
として、融解物を５ｍ／秒〜35ｍ／秒程度の高周
速度で回転するロール表面に噴射する方法が挙げ
られる。このようなビスマス−鉄系アモルフアス
化合物及び超急冷によるその製造方法は特願昭57
−181967号に開示されている。或いは、スパツタ
ー法、蒸着法、イオンプレーテイング法、クラス
ターイオンビーム蒸着法等により、基板上に析出
させた（Bi2O3）1-X・（Fe2O3）Xを超急冷すること
によつても、同様のアモルフアス化合物が得られ
る。 また、本発明者の研究によれば、上記ビスマス
−鉄系アモルフアス化合物を特定条件下に熱処理
して得た配向性多結晶体が、該アモルフアス化合
物と同等の感湿性能を発揮するのみならず、感湿
材料としてより優れた安定性を備えていることが
見出された。 このような配向性多結晶体の形成は、上記アモ
ルフアス化合物を熱分析に供して結晶化温度を求
めた後、当該化合物を結晶化温度以下の温度、好
ましい結晶化温度とそれよりも50℃程度低い温度
との間で所定時間（通常数分〜１時間程度）熱処
理することにより得られる。結晶化温度よりも50
℃低い温度であつても、１時間以上熱処理を継続
する場合には、非配向の多結晶体となり、感材料
とはなり得ないことがあるので、留意する必要が
ある。 発明の効果 本発明によれば、以下の如き効果が奏される。 () アモルフアス化合物及び配向性多結晶体の
表面における水分に対する「ぬれ性」が非常に
良いので、信頼性の高い高感度の感湿素子が得
られる。 () 感湿素子製造の為の加工が容易である。 () 使用温度に対する制限が少ない。 () 感湿機能を阻害する油、塵埃等が付着し難
いので、耐久性に優れている。 () 付着水分の速乾性に優れている。 () 上記（）及び（）の結果として、感湿
素子表面のクリーニング等の操作を必要としな
い。 () 小型で、安価な感湿素子が得られるので、
産業機器、家庭電化製品等の広範囲の分野で有
用である。 実施例 以下実施例により本発明の特徴とするところを
より一層明らかにする。 実施例 １ 酸化ビスマスと酸化鉄とを、 （Bi2O3）1-X・（Fe2O3）XにおいてＸの値が0.5（融
点920℃）に相当する割合で配合し、均一に混合
した後、800℃で仮焼し、再粉砕混合した。次い
で、粉砕混合物を白金製容器（0.2mm×４mmの試
料吹き出し用スリツト状ノズルを備えている）に
充填し、高周波加熱（1100℃）して溶融させた
後、直径298mm、巾80mmの急冷用回転ロール表面
上に乾燥圧縮空気により吹き出し、アモルフアス
材料を得た。吹き出し操作時のノズルとロール表
面の間隔は、0.05mm、圧縮空気の圧力は0.5Kg／
cm2、ロール回転数は1300rpm、冷却速度は104〜
106℃／秒であつた。 得られたアモルフアス材料は、厚さ20〜30μ
ｍ、巾３〜５mm、長さ８〜100mmの透明ガラス状
リボンであつた。Ｘ線回折パターンがハローであ
ること、並びに示差熱天秤によりガラス転移点及
び結晶化温度を測定することにより、上記材料が
アモルフアス構造を有することを確認した。 次に、上記で得られたアモルフアスリボンを低
融点ガラス板上に固定し、膜表面に銀ペーストを
塗布し、150℃で15分間焼付けて、間隔0.5mmの平
行電極を形成させた。 かくして得られた感湿素子を恒温恒湿槽に入
れ、温度26℃における温度の変化に対する電気抵
抗の変化をピコアンメーターにより測定した。結
果を次表に示す。
【表】
上記結果から明らかな如く、本発明感湿材料を
使用する感湿素子は、相対湿度の変化に応じてそ
の抵抗値が大きく変化するので、雰囲気中の湿度
変化を正確に検出する。 参考例 １ 実施例１で得られた（Bi2O3）0.50・（Fe2O3）0.50
なる組成のアモルフアス化合物のＸ線回折図を第
１図中No.１として示す。 また、実施例１で得られたアモルフアス化合物
の示差熱分析結果から、該化合物は、次表に示す
如き結晶化特性を有することが明らかとなつた。
使用する感湿素子は、相対湿度の変化に応じてそ
の抵抗値が大きく変化するので、雰囲気中の湿度
変化を正確に検出する。 参考例 １ 実施例１で得られた（Bi2O3）0.50・（Fe2O3）0.50
なる組成のアモルフアス化合物のＸ線回折図を第
１図中No.１として示す。 また、実施例１で得られたアモルフアス化合物
の示差熱分析結果から、該化合物は、次表に示す
如き結晶化特性を有することが明らかとなつた。
【表】
実施例 ２
実施例１で得られたアモルフアス化合物を400
℃で15分間熱処理した後、Ｘ線回折に供したとこ
ろ、第１図にNo.２として示す結果を得た。 第１図から明らかな如く、δ−Bi2O3の（１、
１、１）回折ピークに完全に配向した多結晶体が
形成されたことが明らかである。 次いで、上記で得た配向性多結晶体を使用し
て、実施例１と同様の感湿素子を製造し、湿度検
知特性を測定した。結果を次表に示す。
℃で15分間熱処理した後、Ｘ線回折に供したとこ
ろ、第１図にNo.２として示す結果を得た。 第１図から明らかな如く、δ−Bi2O3の（１、
１、１）回折ピークに完全に配向した多結晶体が
形成されたことが明らかである。 次いで、上記で得た配向性多結晶体を使用し
て、実施例１と同様の感湿素子を製造し、湿度検
知特性を測定した。結果を次表に示す。
【表】
上記結果から明らかな如く、本発明配向性多結
晶体を使用する感湿素子も、雰囲気中の湿度変化
を正確に検出し得る。
晶体を使用する感湿素子も、雰囲気中の湿度変化
を正確に検出し得る。
第１図は、本発明アモルフアス化合物及びこれ
を熱処理して得られる配向性多結晶体のＸ線回折
図である。
を熱処理して得られる配向性多結晶体のＸ線回折
図である。
Claims (1)
- １ （Bi2O3）1-X・（Fe2O3）X（但し0.16≦ｘ≦
0.70）なる組成を有するアモルフアス化合物又は
配向性多結晶体からなる感湿材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58246533A JPS60141623A (ja) | 1983-12-28 | 1983-12-28 | アモルフアス感湿材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58246533A JPS60141623A (ja) | 1983-12-28 | 1983-12-28 | アモルフアス感湿材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60141623A JPS60141623A (ja) | 1985-07-26 |
| JPH0328378B2 true JPH0328378B2 (ja) | 1991-04-18 |
Family
ID=17149820
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58246533A Granted JPS60141623A (ja) | 1983-12-28 | 1983-12-28 | アモルフアス感湿材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60141623A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0656372B2 (ja) * | 1987-03-12 | 1994-07-27 | 進三 吉門 | セラミツク湿度センサ |
-
1983
- 1983-12-28 JP JP58246533A patent/JPS60141623A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60141623A (ja) | 1985-07-26 |
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