Entwicklung einer elektrisch leitfähigen keramischen Funktionsschicht für Abgassensoren

In modernen Fahrzeugen muss die Funktion sämtlicher Systeme zur Abgasnachbehandlung kontinuierlich überwacht werden, um im Fehlerfall den Fahrer zu informieren. Zu den zu überwachenden Systemen zählt auch der Partikelfilter. Um die korrekte Funktion des Filters im Betrieb zu kontrollieren, wird ein Sensor benötigt, der die Feinstaubkonzentration hinter dem Partikelfilter bestimmt. Zur Messung der Feinstaubkonzentration im Abgas eignet sich besonders gut ein resistiver Sensor mit Interdigitalelektrode. Jedoch ist die Blindzeit eines solchen Sensors (Zeit, in der auf der Messzelle noch nicht ausreichend viel Ruß für ein auswertbares Sensorsignal gesammelt wurde) relativ lang. In der vorliegenden Arbeit wird diese Blindzeit mit Hilfe elektrisch leitender Funktionsschichten verkürzt. Dazu werden zunächst anhand von Simulationen ideale Kombinationen elektrischer Leitfähigkeit und Dicke der Funktionsschicht bestimmt und die Ergebnisse durch einen Funktionsnachweis mit einer RuO2-Schicht experimentell bestätigt. Basierend auf den Simulationen werden zwei Materialsysteme (Al2O3: MnO2: Fe2O3 und CuAlO2) zur genaueren Untersuchung gewählt, wobei sich schnell zeigt, dass sich unter den gegebenen Randbedingungen lediglich CuAlO2 zum Aufbau von Sensoren für weitere Untersuchungen eignet. Mit einer solchen Schicht versehene Sensoren zeigten eine um ca. 50 % kürzere Auslösezeit als unbeschichtete Sensoren.