本發(fā)明涉及一種電場傳感器，尤其是一種能夠在深海環(huán)境中穩(wěn)定使用的長壽命電場傳感器，及內(nèi)電極芯體的制備方法。

背景技術(shù)：

隨著海洋學(xué)的發(fā)展，海洋電場的探測已經(jīng)成為海洋科學(xué)研究中的一項重要高新技術(shù)，在深海石油管道、深海通訊電纜、深海探測等方面有廣泛應(yīng)用。由于海洋中的電場信號很微弱，高靈敏度、低噪聲的海洋電傳感器的研制成為海洋電磁探測的重要研究內(nèi)容之一。目前用于海洋電場探測的傳感器探頭主要是全固態(tài)Ag/AgCl電極，相比于其它電極而言，全固態(tài)Ag/Ag Cl電極由于耐壓、抗腐蝕、高穩(wěn)定性和高靈敏度，在海洋電場探測方面脫穎而出，并被廣泛地用于制備海洋電場傳感器。

納米銀粒子除具有量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)等一般貴金屬納米粒子的特性外，還呈現(xiàn)出優(yōu)于普通材料的電學(xué)性能，使其應(yīng)用越來越廣泛(Analytical Chemistry，2009，81:6496-6502)。石墨烯特有的晶格結(jié)構(gòu)，使它具有有優(yōu)異的導(dǎo)電性和大的比表面積，在電極及電池制備中被廣泛應(yīng)用。納米氯化銀和納米銀和石墨烯漿料混合制備內(nèi)電極芯體，工藝條件簡單易行，電極性能穩(wěn)定、使用方便，應(yīng)用前景廣闊。

它表現(xiàn)出良好的生物相容性、抗菌性能、非線性光學(xué)性能等，使其在催化劑、介電材料、抗菌材料以及表面增強拉曼散射技術(shù)等方面有著廣泛的應(yīng)用。因此，納米銀作為一種新型材料成為近幾年電化學(xué)領(lǐng)域研究的熱點。

專利201210239174.4描述了一種用于深海高靜水壓的參比電極。該電極的鹽橋由飽和氯化鉀溶膠凝膠和均勻彌散分布于飽和氯化鉀溶膠凝膠中的氯化鉀粒狀物構(gòu)成，可以減少鹽橋填充液的滲出或流失，提高使用壽命，減少維護次數(shù)。但是電極內(nèi)部仍然存在液接電勢，存在對內(nèi)電極的污染，在高靜水壓環(huán)境中其穩(wěn)定性和靈敏度很容易降低，從而引起誤測。

李嬌用粉末壓片法制備的銀/鹵化銀參比電極短期穩(wěn)定性較好，極差在0.4-0.8mV之間，但是長期放置海水中需要一周左右電極才達到穩(wěn)定，極差在0.7-0.8mV之間。該電極長期穩(wěn)定性使其應(yīng)用受限。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種深海長壽命電場傳感器及內(nèi)電極芯體制備方法。

為充分達到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

包括保護外殼，自上而下布置于外殼內(nèi)的內(nèi)電極芯體和濾芯，其特征是：所述的濾芯為硅藻陶瓷筒，所述的內(nèi)電極芯體由納米銀和納米氯化銀粉體混合石墨烯漿料壓制煅燒而成，內(nèi)電極芯體的上端以環(huán)氧樹脂密封填充，電極導(dǎo)線由內(nèi)電極芯體的上端通過焊錫點穿過環(huán)氧樹脂密封填充物后引出外殼，內(nèi)電極芯體固定在保護外殼上端的固定密封套上，往外依次是硅藻陶瓷筒和保護外殼，保護外殼的另一側(cè)與外界環(huán)境相連，其底部有一固定壓帽。

室溫下將分析純AgNO₃和NaCl粉體按照重量比1:1.2置于球磨機中進行程序化粉碎球磨50min，得到納米氯化銀粉體。納米銀和納米氯化銀粉體按照重量比1:1.72的比例，與2％質(zhì)量份的粘合劑混合造粒，壓制壓力為10MPa，成型后于210℃溫度下燒結(jié)。壓制使用的粘合劑為石墨烯漿料。

本發(fā)明還包括：

1)所述外殼由固定密封套管、套管和固定壓帽組成，套管的上下兩端通過螺紋分別與固定密封套管和固定壓帽套連接。

2)固定密封套管材質(zhì)為尼龍，套管材質(zhì)可為AB、PE、PVC中的一種。

3)內(nèi)電極芯體的上端鑲嵌純銀柱體，電極導(dǎo)線的一端通過焊錫結(jié)點與純銀柱體連接在一起。

本發(fā)明所具有的優(yōu)點：

本發(fā)明的技術(shù)方案解決了三大技術(shù)難題：其一，固定密封套管、套管使用了耐壓、抗腐蝕性能優(yōu)良的尼龍或AB、PE、PVC中的一種，外殼一端可以使海水自由進出，避免在深海高靜水壓力條件下電傳感器 外殼腔體內(nèi)外巨大的壓力差導(dǎo)致電外殼形變或壓裂。其二，使用納米級的銀粉和氯化銀粉體與石墨烯混合制備內(nèi)電極芯體，可以大大增加比表面積，且比常用的銀粉和氯化銀粉體的熔點低，實現(xiàn)了較低溫度下的電極壓制，工藝更為簡單易行，且靈敏度高，穩(wěn)定性好。其三，硅藻陶瓷筒作為濾芯既可以過濾海水中的不溶有機和無機物又可以作為參比電極的第二液接界面，防止在電極芯體上的銀離子和銀氯絡(luò)合離子在第一界面上形成的氯化銀沉淀而堵塞電極，大大減低污染引起的電極電位的漂移。

通過上述三種技術(shù)措施的實施，極大地降低了液接界面上對電極的污染，有效地防止電極電位的漂移，獲得了穩(wěn)定的電極電位；良好的導(dǎo)電材料通過合理的工藝制備了質(zhì)地均勻、比表面積大、靈敏度高，穩(wěn)定性好和工藝簡單易行的電傳感器，實現(xiàn)耐高壓、免維護、長壽命的使用效果?？蓱?yīng)用于深海石油管道、深海通訊電纜、深海探測設(shè)備中的電場信號監(jiān)檢測和自動控制設(shè)備探頭。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、靈敏度高、使用壽命長等優(yōu)點，應(yīng)用前景較好。

附圖說明

圖1是本項發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本項發(fā)明的極差電位圖。

具體實施方式

為闡明對本項發(fā)明特征的理解，下面結(jié)合一些非限定性的實施實例對本發(fā)明做進一步闡述。

實施例1：下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明作進一步描述：

結(jié)合圖1。電極引線1一端通過焊錫結(jié)點5與鑲嵌在銀/氯化銀粉體壓制燒結(jié)的圓柱狀的內(nèi)電極芯體7上表面中的純銀柱體6連接在一起，內(nèi)電極芯體7放置在電極套管9中部，利用環(huán)氧密封填充物4固定，要求內(nèi)電極芯體7露出下表面，其余表面使用環(huán)氧密封填充物4密封；電極引線1另一端穿過環(huán)氧密封填充物4后穿出電極套管9上開口并穿過電極固定密封套3通孔延伸至參比電極主體之外作為連接監(jiān)、檢測設(shè)備與電化學(xué)工作站等信號接口之用；電極套管9上端內(nèi)加工有外螺紋，電極固定密封套3內(nèi)壁加工螺紋，電極套管9上端外壁加工的內(nèi)螺紋與電極固定密封套3以螺紋連接，之間加入耐壓密封墊2實現(xiàn)電極上端的固定和密封；電極套管9下端外壁加工螺紋，與電極下端電極固定帽10內(nèi)壁加工的內(nèi)螺紋實現(xiàn)咬合；電極固定帽10與電極套管9咬合空間中利用耐壓密封墊2實現(xiàn)對硅藻陶瓷筒8的固定和密封。

實施例2：納米氯化銀粉體的制備。

室溫下將分析純AgNO₃和NaCl粉體按照重量比1:1.2置于球磨機中進行程序化粉碎球磨50min，得到納米氯化銀粉體。

實施例3：內(nèi)電極芯體壓制煅燒。

納米銀和納米氯化銀粉體按照重量比1:1.72的比例，與2％質(zhì)量份的粘合劑混合造粒，壓制壓力為10MPa，成型后于210℃溫度下燒結(jié)。