氣敏陶瓷,也稱氣敏半導體,屬于先進陶瓷中的功能陶瓷,是對氣體敏感的半導體材料,吸收特定氣體后電阻率會產生變化,基于此可以實現特定氣體成分檢測。
氣敏陶瓷種類多樣,按照材料成分來劃分,可以分為氧化錫(SnO2)氣敏陶瓷、氧化鋅(ZnO)氣敏陶瓷、二氧化鋯(ZrO2)氣敏陶瓷、氧化鐵(Fe2O3)氣敏陶瓷、氧化鈷(CoO)氣敏陶瓷等。
例如:氧化錫(SnO2)氣敏陶瓷對氫氣、一氧化碳、甲烷、丙烷等多種可燃性氣體敏感,選擇性較差;氧化鋅(ZnO)氣敏陶瓷對乙烷、丙烷、異丁烷等碳氫化合物敏感;二氧化鋯(ZrO2)氣敏陶瓷對丙烯酸敏感;氧化鐵(Fe2O3)氣敏陶瓷對丙烷敏感。
根據新思界產業研究中心發布的
《2025-2030年氣敏陶瓷行業風險投資態勢及投融資策略指引報告》顯示,氣敏陶瓷制備以氧化錫、氧化鋅等金屬氧化物粉末為原料,添加各種助劑后經壓制燒結而成。除氣敏特征外,氣敏陶瓷還具有耐高溫、耐腐蝕、抗氧化等優點,通常用來制造氣體檢漏儀。氣體檢漏儀遇到特定氣體時,氣敏陶瓷吸附氣體產生反應,導致陶瓷電阻率產生變化,氣體檢漏儀發出警報,提示工作人員采取相應措施,避免危險發生。
氣敏陶瓷可以廣泛應用在煤礦開采、化工生產、城市燃氣輸送等環節。在煤礦開采方面,礦井中存在瓦斯氣體,濃度過高會對工人生命安全造成威脅,還存在燃燒爆炸危險;在化工生產、城市燃氣輸送方面,管道中的氣體存在泄露風險,有毒且易燃易爆的氣體泄露會威脅民眾生命財產安全。氣敏陶瓷可以對這些領域的氣體濃度進行監測,當濃度超過設定指標時發出警報,擁有廣闊應用前景。
為提高氣敏陶瓷的敏感性、選擇性,采用復合金屬氧化物作為原料進行制備成為趨勢,例如采用偏錫酸鋅(ZnSnO3)、鐵酸鑭(LaFeO3)等,其中,鐵酸鑭是具有鈣鈦礦(ABO3)結構的稀土金屬復合氧化物。新型材料的應用,使得氣敏陶瓷的應用范圍擴大到環境監測、醫療衛生、交通運輸、智能可穿戴設備、智能家居、機器人等領域。
新思界
行業分析人士表示,2019-2024年,我國先進陶瓷市場規模年復合增長率為9.7%;2024年,我國先進陶瓷市場規模約為1087億元,其中,先進功能陶瓷市場份額占比達到78%。氣敏陶瓷作為先進功能陶瓷的一種,市場發展空間良好。