20.08.2020
Elektrochemische All-Solid-State-Dickschicht-Sensoren für die Umweltanalytik
Dr. Johannes Schwarz , Anastasiya Svirepa, Kathrin Trommer, Kurt-Schwabe-Institut für Mess- und Sensortechnik Meinsberg e.V.
Aufgrund zunehmender Schadstoffkontaminationen in vielen Bereichen der Umwelt ist die Entwicklung einfach auf-gebauter, robuster und mobil einsetzbarer chemischer Analysatoren von großer Bedeutung. Ziel ist es, eine präventive Ionenanalytik vor Ort und mit geringem apparativen Aufwand zu ermöglichen.
Zeitnahe Aussagen zu Grenzwertüberschreitungen können somit direkt schon am Analysenort getroffen werden. Anwendern sollen schnelle und zuverlässige Analysen im Vorfeld aufwendiger und teurer Laboruntersuchungen ermöglicht werden.
Am Kurt-Schwabe-Institut wurden miniaturisierte elektrochemische Dickschichtsensoren in All-Solid-State(ASS)-Konfiguration zur Detektion verschiedener umweltrelevanter Ionen in realen Proben entwickelt und erprobt. Die Sensoren sind ohne den Einsatz von Flüssig- und Glaskomponenten hergestellt worden.
Die Herstellung der Sensoren erfolgte mittels Siebdrucktechnik. Sensorlayout und Elektrodenkonfiguration können variabel gestaltet und den jeweiligen spezifischen Einsatzbedingungen angepasst werden. Ein weiterer Vorteil ist die kostengünstige Fertigung in hohen Stückzahlen und mit verschiedenen Materialien. Arbeits- und Gegenelektroden wurden durch Aufdrucken graphithalti-ger Pasten hergestellt.
Die Arbeitselektroden wurden mit funktionalen polymerhaltigen Schichten mit immobilisierten Ionenspezifischen Substanzen modifiziert. Die Referenzelektrode besteht aus verschiedenen silberhaltigen Schichten. Die verwendeten Pasten sind kommerziell erhältlich. Alle Elektroden sind auf gemeinsamen Keramiksubstraten mit definierten Abmessungen aufgebracht.