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Polyamide(PA), Polypyrrole(PPy), Polypyrrole(PANi),

Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)(PEDOT)等,而其中 PEDOT 摻雜 Poly (styrene sulfonate)(PSS)溶於水溶液中。再加入某些有機極性物質後,其導電 度可提升一百倍以上[3][4][5],可直接塗佈在各基質上成膜。且憑著優良導 電性、電化學特性及光學性質更使其廣泛應用在化學感測器、抗靜電塗佈、

有機太陽能電池[6][7]、電洞注入層、超電容器、電致變色顯示器及軟性電

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極 [8][9]。

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1-2 文獻回顧

文獻常見偵測氣體係將感測材料用塗佈技術塗敷於電極板上。近年始 有電紡技術運用在感測器上。

電紡在上世紀即有學者發表關於電紡製成的研究,1934-1940 年

Formhals 發表三篇關於電訪製程的專利[12]。1995 年 Reneker 命名此過程為 Electrospinning。電紡噴出的絲擁有大表面體積比,所需容量不多,具經濟 者則使待測物接受電子[14]。1979 年 Windischmann 等人提出 n-type 感測器 的工作原理[[15]。隨之,各式 n-type 感測器被相繼研究,每年皆有文獻探

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達到節能省碳效果。高分子應用在氣體感測早在1995 年 Freund and Lewis 利用電化學技術及化學聚合法將導電高分子沉積在交叉電極上[19]。

隨著電紡絲技術出現,操作容易、設備簡單、製程少且製作纖維輕易 達到微奈米等級。此種纖維具有高表面體積比之優點,被許多學者加以研 究,利用靜用電紡絲技術製成奈米纖維的感測元件檢測各種氣體分子。

2002 年 Yoshiaki 等人用導電高分子 Polythiophene(PTh)與

poly(3-n-dodecylthiophene)(pDpTh)塗佈在 PTh 上比較兩者偵測甲醇、氯仿和 氨氣的敏感度。此種高分子薄膜係用電化學法沉積高分子,作者發現電阻 改變與此感應層有極大的關係,也觀察到兩種感應層對不同氣體有不一樣 的靈敏度,PTh 對於氨氣有強烈的敏感度而 pDpTh 對於擁有疏水結構氣體 靈敏,例氯仿、甲烷、酒精等[20]。

2004 年 Jianyong 等人研究發現添加某些有機溶劑於 PEDOT/PSS 薄膜 會使導電度提升,像是乙二醇(ethylene glycol)、2-硝基乙醇(2-nitroethanol), 甲基亞風(methyl sulfoxide)等。作者觀察到原本薄膜溶於水,但添加 EG 後 即不溶於水,這表示PEDOT 分子間交互作用力增強。作者使用拉曼光譜儀 發現添加ethylene glycol(EG)會將 PEDOT/PSS 共振結構從環狀鏈變成開環 鏈,使導電度增加[21]。此一變化也經由溫度─導電率圖表和電子自旋共振 (Electron Spin Resonance)得到驗證。

2008 年 Panapoy 等人探討有機溶劑 ethylene glycol (EG)與 isopropanol 加入PEDOT/PSS 的導電度影響及塗佈在導電高分子聚丙烯腈

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氣體分子。另外,研究添加聚環氧乙烷poly(ethylene oxide)至薄膜比沒有添 加的對甲醇擁有更好的靈敏性。整體而言,聚環氧乙烷並不會和甲醇起反 應。結果表示由待測氣體(醇類)結構大小和摻雜的陰離子決定醇類分子穿透 PAni 奈米纖維薄膜導致 PAni 成開環結構[22]。

2009 年 Hua 等人利用各種導電高分子/疏水絕緣物(CP/HIP)製作複合奈 米纖維感測器檢測氣體。複合納米纖維利用電紡絲製程,真空蒸鍍聚合

(VDP)過氧化苯甲酰(Benzoyl peroxide)。BPO 可溶於二甲基甲酰胺(DMF),

並能與疏水性高分子形成均勻的溶液,如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),聚 苯乙烯(PS)。利用上述兩種製程可製造出高敏感度的氣體感測器,且其複 合奈米纖維比PPy 薄膜大大提升感應表現[23]。

6 度,因此本研究選用有機溶劑(DMSO)加入複合高分子之 PEDOT/PSS 來進 行感測器開發之研究。

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