有“知觉”的陶瓷

有“知觉”的陶瓷

大家知道，传感器是检测技术、自动控制、遥感技术必不可少的敏感元件。敏感元件主要依靠一类叫敏感陶瓷材料来制造。敏感陶瓷材料品种繁多，难以数计。有电敏、光敏、声敏、磁敏、热敏、气敏、湿敏陶瓷材料等许多类型。它们是获得各种信息、感知并传递信息的关键材料，是实现自动控制的重要物质基础。敏感陶瓷材料在自动控制仪表中就相当于人的五官，起视觉、嗅觉、味觉、听觉和触觉器官的作用。在防止火灾、煤气中毒、工程事故中有十分重要的作用。

1990年11月4日，《北京晚报》报道了一条消息，说的是原苏联大马戏团来京演出时，住在北京国际饭店，马戏团招募的一名工作人员在客房内吸烟，随手把未熄灭的火柴梗扔进纸篓后离去，结果引着了地毯，幸亏装在室内的烟雾报警器鸣叫，才避免了一起重大的火灾。

烟雾报警器为什么能报警呢?靠的就是烟雾传感器中气敏陶瓷材料。它的特点就是只要它与一氧化碳和烟雾一类的气体一接触，其电阻就立即发生显著变化。人们利用这一特点，把气敏陶瓷材料作的传感器装在室内或厨房内，并和一个报警电路连接起来，当室内的烟雾达到千分之几的时候，电路中的电阻就会发生变化而自动接通报警器。

50年代末，在英国发生了一场特大的暴风雪，一辆在中途抛锚的汽车被困在暴风雪中等待救援时，司机为了取暖就用发动机开动暖气。不料由于发动机内的燃料燃烧不充分，排出的废气中有一氧化碳进入车内，结果司机和乘客全部中毒而死。为了防止类似的事件发生，英国运输部门研究了一种人工鼻。这种人工鼻和汽车上的一个自动报警系统相连，当汽车内一氧化碳等有毒气体的含量一旦达到危险程度时，警铃就会响声大作，告诉司机:危险!

这种人工鼻实际上和烟雾报警器很相似，也是用气敏陶瓷材料制造的。人工鼻约30厘米长，对二氧化碳一类有毒气体的嗅觉灵敏度甚至超过嗅觉非常灵敏的狗和猪。除在汽车上使用外，也可以安装在住宅、工厂和其他车辆中，以监测有毒气体对人类的危害。气敏陶瓷材料中最敏感的是二氧化锡，它一遇到一氧化碳或烟雾，其电阻率就发生变化。有些气敏陶瓷材料，如氧化锌、氧化铁对液化气中的主要成分丁烷、丙烷及天然气中的主要成分甲烷也很灵敏。在厨房中装上用氧化物陶瓷制成的煤气泄漏报警器，就可以防止因煤气泄漏引起的危险。