JPS617602A - 紫外光・湿度複合検知材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、＊気抵抗値の変化によシ紫外光および雰囲
気の湿度を検知する紫外光・湿度複合検知材料に関する
ものである。

〔従来技術〕

従来９元伝導セルなどに使用する光導電性材料のうち、
紫外光用としては、　　ＺｎＳ　、　ＺｎＯ、ＺｎＳθ
　などの結晶、焼結体および薄膜などが古くから知られ
ておシ、現在も多方面で用いられている。

また、湿度センサに使用する電気抵抗変化式の感湿材料
としては、非常に多種類のものが提案されているが、現
在は特開昭５６−４２０１　　号公報。

同５７−２０５０号公報、同５７−１４５３０１号公報
などのセラミック材料および特開昭５５−１０５０２号
公報９％公昭５５−４２７００号公報、同５７−２０５
７０号公報などの高分子電解質材料の両者が主流である
と言える。

このように、紫外光検知材料および感湿材料それぞれに
おいては多数のものがあるにもかかわらず、同一材料で
紫外光と湿度の両方を電気抵抗値の変化によって検知で
きる材料はこれまでに存在しなかった。わずかにこの発
明者が提案した実公昭５８−４１４７４号公報、特開昭
５５−５１３４６号公報によるものがやや類似と思われ
るものとして存在するが、このものは光伝導セルを用い
、その光吸収端よりも短波長の照射光に応じて生ずる九
電流が湿度依存性？有することを利用した光伝導式の湿
度検出装置であって、材料自体の湿度による抵抗値変化
を利用して湿度を測定できるものではなく、この発明の
主旨とは別のものでめった。

又、従来よ＃）ある紫外光検知材料と従来の感湿材料（
有機電解質、セラミックス、無機塩類など〕と全結合（
複合化）した場合には１元検知又は湿度検知のどちらか
一方の作用しか得られないことが確かめられている。

〔発明の概要〕

この発明は、上記従来のものの欠点全除去するためにな
されたもので、有機けい素化合物重合体およびＺｎ　の
カルコゲン化合物全含有する組成物の焼成残留物力１ら
成るもの金層いることによシ。

同一材料によシ紫外光および雰囲気の湿度會、高感度に
検知することのできる紫外光・湿度複合検知材料を提供
することを目的とする。

〔発明の実施例〕

この発明に係わる有機けい素化合物重合体としては１例
えばオルガノポリシロキサンの初期重合物全トルエン、
キシレンなどの溶剤に溶解させた市販のシリコーンフェ
スなどが使い易いが、必ずしも初期重合体を用いる必要
はない。

この発明に係わるＺｎ　のカルコゲン化合物は。

紫外光検知材料であシ、これらを用いたこの発明の紫外
光・湿度複合検知材料は、充分実用に供することのでき
る優れたものである。一方、　　Ｚｎ　のカルコゲン化
合物以外の一般に知られている光導電性材料についても
検討し７’（が、実用的な紫外光・湿度複合検知材料は
得られなかった。

以下実施例を示すことによりこの発明の詳細な説明する
が、これによシこの発明全限定するものではない。

実施例１ 第１図は、この発明の一実施例の紫外光・湿度複合検知
材料？用いた紫外光・湿度複合検知素子の斜視図であり
１図において、　＋１ｌＦｉ絶縁基板、（２）は紫外光
・湿度複合検知皮膜、　＋３１＃ｉ電極、（４）はリー
ド線である。

即ち有機けい素化合物重合体としてメチルシリコーン初
期重合物をキシレンに溶解したフェスを用い、これとＺ
ｎＳ粉末とを３：１の重量比でミルによシ混線した。ペ
ースト状の混練物音ＡＪ２０５の絶縁基板（１）上に約
３０μｍの厚さで塗布し、５冨胃Ｘ１０ｉｎの大きさＶ
Ｃ成形した。このものを乾燥後。

空気中においてｙ　ｏ　ｏ　”ｃで４時間焼成した。焼
成皮膜の両端に工ｎｉ蒸着して電極（２）とし、これに
Ａｇペーストにて（ｕ　　リード線（４）を取シ付け、
第１図に示すようなこの発明の一実施例の紫外光・湿度
複合検知材料を用いた紫外光・湿度複合検知素子を得た
。なお、この状態における紫外光・湿度複合検知皮膜（
２）は、３ｉｍＸ１０ｇの大きさで厚さ約１０μｍでお
った。

また比較のため、一般の紫外線検知に用いる光伝導セル
用ＺＱＢ蒸着膜に電極を取シ付けたもの全用意した。画
素子音用いて紫外光における分光感度特性および感湿特
性（相対湿度−電気抵抗値〕を測定したところ、第２図
および第３図の結果が得られた。第２図において９曲線
（Ａ）は従来のＺｎＳ蒸着膜全用全屈素子、（Ｂ）はこ
の発明の一実施例の紫外光・湿度複合検知材料より成る
皮膜を用いた素子のそれぞれ分光感度特性曲線である。

なお、縦軸は充電流のピーク値全１００とした際の相対
感度としである。この図において、従来のＺｎＳ蒸着膜
の方がピークが鋭く感度もやや良好であるが、この発明
の一実施例のものも感度は比較的良好であり、実用上と
しては問題ないと考えられる。

第３図において９曲＋１（（１りは従来のｚｎｓ蒸着膜
。

（Ｄ）はこの発明の一実施例の紫外光・湿度複合検知材
料より成る皮膜の七ハぞれ感湿特性曲線である。

この１力）ら明らかなように、従来のものは相対湿度（
至）が変化しても電気抵抗値（Ｑ）がほとんど変化しな
い（感度が低い）ため感湿材料としては全く実用に供し
得ない。−これに対してこの発明の一実施例のものは感
度が非常に良好であって、相対湿度が１０％から９５％
まででは、電気抵抗値がほぼ４桁も変化した。

この発明の一実施例のものが、良好な感湿特性を有する
原因としては、焼成によって有機けい素化合物重合体が
熱分解して皮膜が多孔質化てれることおよび熱分解によ
、ｊ）　５ｉｏ２　　に類似した微粒子が生成すること
が挙げられる。

実施例２ 有機けい素化合物重合体としてメチルフェニルシリコー
ン初期重合物全キシレンに溶解したワニスを用い、これ
とＺｎＯ粉末とを２＝８の重量比でミルにより混練した
。つぎに実施例１と同様にして第１図のような素子を製
作した。ただし、焼成は空気中とＮ２　　ガス気流中と
でそれぞれ９００℃にて２時間行なって、この発明の他
の実施例の材料を用いた２種の素子全用意した。画素子
について、実施例１と同様に分光感度特性および感湿特
性全測定したところ、第４図および第５図の結果が得ら
れた。第４図において９曲線（Ｅ）は空気中での焼成皮
膜を用いたもの、（Ｆ）はＮ２　　ガス中での焼成皮膜
上用いたもののそれぞれ公党感度特性曲線である。

この図かられかるように、　　Ｎ２　　ガス気流中で焼
成したものの方が、吸収端ピーク（約３９０ｍｍ）が鋭
く、かつ高感度であった。

第５図において９曲線（Ｇ）は空気中で焼成したもの、
　（Ｈ）はＮ２　　ガス中で焼成したもののそれぞれ感
湿特性曲線である。この図から明らかなように。

Ｎ２　　ガス中で焼成した場合の方が抵抗値が低く使い
易いものが製作できると言える。

上記と同様の実験を、空気中焼成の場合の雰囲気条件（
高度等）を変えて行なったが、やはｐＮ２雰囲気焼成の
方が紫外１１湿度複合検知材料として艮好なもの紫製作
できることがわかった。

ｔｌｃ、　　Ｎ２　　ガスの代わ９にＡｒ　などの他の
不活性ガスを用いた場合およびＺｎ　の他のカルコゲン
化合物音用いた場合にもやはシ上記と同様の結果が得ら
れた。

不活性ガス中での焼成によって紫外光感度の高いものが
得られ、かつ感湿特性において抵抗値の低いものができ
る理由については、不純物としての酸素が混入せずに焼
結され、かつ有機けい素化合物重合体の焼成物が一部Ｓ
、ｔＣとなって空気中焼成で８１０２　　となる場合と
比べて導電性が高くなることによるものと思われる。

実施例３ 実施例１で用いた混練物全絶縁基板に塗布後。

空気中での焼成８度によって、得られた紫外光・湿度複
合検知皮膜全層いた第１図と同様の紫外光・湿度複合検
知素子の紫外光感度がどのように異なる力）を調査した
。この結果を第６図１に示す、第６図において９曲＃（
１）はこの発明の一実施例の材料を用いた素子の焼成＠
度による光感度変化曲Ｍを示ｊ＝ただし、第６図では光
吸収端波長（３５０ｎｍ）における充電流と暗電流との
比を光感度として示しである。

この図かられかるように、この発明の一実施例の材料を
用いた素子では、６００℃以上で焼成することによって
９光感度の優れたもの葡得ることができる。この理由は
６００℃以上において有機けい素化合物重合体の有機基
の熱分解がほぼ完了することおよび焼結が進行すること
のためと考えられる。また、不活性ガス中で焼成した場
合および他のカルコゲン化合物を用いた場合にも同様の
効果が見られた。

実施例４ 実施例２で用いた混線物およびこれに２．５重量％のり
、ｔ２ｃｏ３　　會ざ５加したものを空気中において。

それぞれ１０００℃で３時間焼成して、この発明他の実
施例およびこの発明の芒らに他の実施例の紫外光・湿度
複合検知材料を用いた第１図と同様の紫外光・湿度複合
検知素子を得る。画素子について、これまでと全く同様
に分光感度特性と感湿特性を測定した。そ（）結果１分
光感度特性については１両者はほとんど同一の特性曲線
會示したが、感湿特性については、第１図のように異な
る特性曲線を示した。第１図において１曲線（Ｊ）はＬ
ｉ２ｃｏ３　　を添加しないもの（Ｋ）はＬｉ２ｃｏ５
　　を添加したものの特性曲線である。この図から明ら
かなように、　　Ｌｉ２ｃｏ５　　’１添加すると抵抗
値が平均して約１桁低下し、よシ使い易いものとなる。

又、他のＺｎ　のカルコゲン化合物を用いた場合および
他のアルカリ金属化合物全添加した場合にも上記と同様
の効果が見らり１以上のことから、この発明に係わる組
成物が、アルカリ金属化合物全台むことは、この発明の
紫外光・湿度複合検知材料の感湿特性において、抵抗値
が折丁するため好捷しい。

〔発明の効果〕

有機けい素化合物重合体およびＺｎ　のカルコゲン化合
物全含有する組成物の焼成残留物から成るものを用いる
ことによシ、同一材料により紫外光および雰囲気の湿度
を高感度に検知することのできる紫外光・湿度複合検知
材料を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の紫外光・湿度複合検知材
料を用いた紫外光・湿度複合検知素子の斜視図、第２図
および第３図は、それぞれこの発明の一実施例の紫外光
・湿度複合検知材料を用いた紫外光・湿度複合検知素子
と従来の紫外光検知材料を用いた紫外光検知素子を比較
する分光感度特性図および感湿特性図、第４図および第
５図はそれぞれこの発明の他の実施例の紫外光・湿度複
合検知材料を用いた紫外光・湿度複合検知素子の焼成雰
囲気全比較する分光感度特性図および感湿特性図、第６
図はこの発明の一実施例の紫外光・湿度複合検知材料を
用いた紫外光・湿度複合検知素子の焼成温度による光感
度変化図、第１図はこの発明の実施例の紫外光・湿度複
合検知材料管用いた紫外光・湿度複合検知素子のアルカ
リ金属化合物含有効果を比較する感湿特性図でるる。 図において、（１）は絶縁基板、（２）は紫外光・湿度
複合検知皮膜、（３）は電極、（４）はリード線、　（
Ａ）、　（０）は各々従来例の分光感度特性および感湿
特性、（Ｂ）ｆＫ）、　（Ｆ）はこの発明の実施例の紫
外光・湿度複合検知材料を用いた紫外光・湿度複合検知
素子の分光感度特性、　（Ｄｉ、　（Ｇ）、　（Ｈｌ、
　（Ｊ）、　（Ｋ）はこの発明の実施例の紫外光・湿度
複合検知材料管用いた紫外光・湿度複合検知素子の感湿
特性、（Ｊ）はこの発明の実施例の紫外光・湿度複合検
知材料管用いた紫外光・湿度複合検知素子の光感度曲線
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 有機けい素化合物重合体およびＺｎのカルコゲン化合物
   を含有する組成物の焼成残留物から成る紫外光・湿度複
   合検知材料。