專利名稱：半導體聚合體系、其利用裝置以及其在控制腐蝕方面的用途的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種將有機涂料、電子及半導體技術結合的半導體體系，用于替代現(xiàn)有的半導體元件并防止腐蝕。
背景技術：
在過去幾個世紀，一系列控制腐蝕的方法已經(jīng)取得進展，特別是在延長在腐蝕環(huán)境下的金屬結構的壽命方面。這些方法主要包括保護性涂料，該涂料主要用于提高對含鐵金屬如鋼和有色金屬如鋁的抗腐蝕能力，和避免使用更昂貴的合金。這樣，即改善性能又降低成本。然而，這些保護性涂料明顯地存在一些缺陷，包括對受腐蝕或積垢的非金屬結構適應性較差。
保護性涂料主要分為兩大類。最大的一類是局部涂料如油漆，可以對環(huán)境起隔離層的作用。第二類由犧牲涂料組成，如鋅或鎘，可以預先腐蝕從而保護基金屬(base metal)不受侵蝕。
陰極保護和涂料都是以減輕和防止腐蝕為基本目的的工程學科。各個工藝是不同的陰極保護是通過從外電源引入電流來抵消正常的電化學腐蝕，而涂料是形成隔離層來防止腐蝕電流或電子在自然形成的陽極和陰極間或電耦間流動。各個工藝取得了有限的成功。迄今為止，涂料在普通抗腐蝕中是最廣泛采用的方法(參見Leon等人的美國專利No.3,562,124和Hayashi等人的美國專利No.4,219,358)。而陰極保護被應用于保護在掩埋或浸液環(huán)境下的成千上萬英里管道和成成千上萬英畝的鋼材表面。
陰極保護技術通過向金屬表面提供足夠的陰極電流，使其陽極分解速率變成可以忽略的，從而降低金屬表面的腐蝕(例如，參見Prvor的美國專利No.3,574,801；Wasson的美國專利No.3,864,234；Maes美國專利No.4,381,981；Wilson等人的美國專利No.4,836,768；Webster的美國專利No.4,863,578；Stewart等人的美國專利No.4,957,612)。陰極保護原理是通過使用足夠的電流使陰極極化到陽極電壓，來消除局部陽極和陰極表面的電壓差。換句話說，使用陰極電流的作用是降低繼續(xù)作為陽極的面積，而不是降低該殘留陽極的腐蝕速率。當所有的陽極都被消除時，可以實現(xiàn)完全的保護。從電化學的角度來看，這表明足夠的電子提供給被保護的金屬，從而抑制了金屬電離或溶解的任何趨向。
最近對腐蝕的研究工作發(fā)現(xiàn)，電化學腐蝕工藝同電化學體系的電學特性如電池電流和電極電壓中的無規(guī)波動有關。這些無規(guī)波動在現(xiàn)有技術中被稱為“雜波”。研究者已經(jīng)開始運用雜波分析技術來研究電化學體系中的腐蝕工藝。
Riffe的美國專利5,352,342和Riffe的美國專利5,009,757中公開了一種鋅/氧化鋅基硅酸鹽涂料，其結合抗腐蝕體系的電子設備使用。所揭示涂料中的鋅/氧化鋅顆粒具有半導體屬性，在Zn-ZnO相界主要形成p-n結。當反向偏壓時，該p-n結可以起到二極管的作用，抑制電子通過界面遷移。這種抑制作用限制了電子從Zn氧化區(qū)遷移到ZnO表面的氧還原區(qū)。從而有效地提高了局部腐蝕電池的陽極和陰極間的抵抗，降低了腐蝕。
一般來說，由于電壓同Zn表面的Zn氧化和ZnO表面的O2還原有關，Zn-ZnO基結會被反向偏壓。然而會出現(xiàn)明顯的隨機性電壓波動。這些電壓波動造成該基結隨機地產(chǎn)生進一步偏壓。當進一步偏壓時，通過該基結的遷移電子增加，加速了Zn氧化和O2還原。從而在局部腐蝕電池陽極和陰極形成短路，加強了腐蝕。
Riffe的專利揭示了在抗腐蝕體系的電化學電路中的定值電容附件。然而沒有辦法控制電容級數(shù)，也沒有建議在任何給定的結構中基于有效防止腐蝕的需要確定電容級數(shù)的方法。所以，為了發(fā)揮有效性必須在體系中使用超電容。
最近，導電有機聚合物已經(jīng)發(fā)展到可以工業(yè)化的程度。其應用涉及蓄電池、抗靜電膜、導電管、墊圈、電纜保護層、導電纖維、化學傳感器、電磁防護罩、氣體分離膜、光電元件、電平板印刷應用中的發(fā)電層和抗腐蝕用的油漆。其中一種抗腐蝕應用是稱為CATIZE的商品，該商品可以從GeoTech Chemical Company，LLC通過其經(jīng)銷商Seegott，Inc.ofOhio得到。該商品是上面涂有鋅金屬或離子的導電聚苯胺類聚合物，被用作金屬結構上的犧牲陰極保護層。
如上面Riffe所揭示的，以往的抗腐蝕方法一個缺點是，可用于上面揭示的硅酸鹽基涂料的顏色選擇相對固定，僅具有容易得到的灰色。雖然可以應用在大部分的航海和建筑上，但在一些行業(yè)中需要非犧牲性的、能夠提供一系列色彩作為油漆替代品的抗腐蝕涂料，特別在汽車和運輸行業(yè)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的之一是提供一種具有半導體性能的有機半導體聚合物涂料，特別在通過電極連接到電源時的有機導電聚合物涂料。
本發(fā)明的目的是提供一種有機導電聚合物涂料，其可以向任何導電結構提供抗腐蝕性能。
本發(fā)明的另一目的是提供一種保護導電金屬結構不受腐蝕的方法，該抗腐蝕性成為金屬結構獨特的特性。
本發(fā)明的另一目的是提供一種防止導電結構腐蝕的方法，其采用沒有外陽極、電解液和電流的有機聚合物基半導體技術。
本發(fā)明的另一目的是提供一種保護導電結構不受腐蝕的體系，該體系通過最小限度的體系維護可以提供長期的保護。
本發(fā)明的另一目的是提供一種具有抗腐蝕性、可以提供任何期望的色彩作為油漆替代物的有機聚合物涂料。
本發(fā)明的另一目的是提供一種使用有機涂料和電子設備、易應用于各種終端使用的半導體體系。
通過半導體有機聚合物涂料和相關電子體系的發(fā)明實現(xiàn)了這些和其它目的，該電子體系僅通過過濾除去涂有半導體有機聚合物的導電結構的電壓波動進行工作，使用該體系的方法包括使用半導體有機聚合物涂料涂覆導電結構，將定值電子濾波器連接到被涂覆的組織上；控制上述連接了定值電子濾波器的涂料產(chǎn)生的雜波；使用連接到上述涂料的可調(diào)濾波器確定使上述涂料產(chǎn)生的雜波最小所需的抗腐蝕濾波響應；和用至少具有上述的抗腐蝕濾波器響應的無源或有源的濾波器代替上述的可調(diào)濾波器。
本發(fā)明還涉及半導體體系，其包括導電或非導電結構上的半導體有機聚合物涂料、電性連接(直接或間接)到該半導體有機聚合物涂料上的電容器(或濾波器，定值或可調(diào))并用在許多半導體方面的使用。
結合附圖參考下面的具體描述可以對本發(fā)明及其許多優(yōu)點有更全面的認識和深刻的理解。


圖1.是本發(fā)明的優(yōu)選實施例中的Zn-ZnO結的示意圖；圖2表示本發(fā)明的體系的等價電路圖。
具體實施例方式
具體來說，本發(fā)明提供了一種半導體體系，其包含基板上的半導體有機聚合物涂料和電性連接到該半導體有機聚合物涂料上的電容器(或濾波器)。該電容器(或濾波器)可以是任何期望的電容值。對于濾波器，下面描述的同抗腐蝕有關的定值或可調(diào)濾波器也可用于半導體體系。
本發(fā)明中的半導體有機聚合物涂料和體系可以用于許多導電基板來提供一系列有價值的性質(zhì)。本發(fā)明中的半導體有機聚合物涂料可以是任何導電或半導電性有機聚合物涂料，包括但并不限于，含添加劑或不含添加劑的聚乙炔、聚苯撐、聚呋喃、聚噻吩、聚吡咯、聚(亞芳基亞乙烯基類)和聚苯胺。本發(fā)明中的聚合物涂料可以是這些聚合物中的任何一類和任何適宜的熱塑性或熱固性聚合物、隨意地一種或多種普通填料如玻璃纖維、礦物填料、碳纖維等的混合物、組合物或膠體。在Kirk-Othmer化工技術百科全書第四版第9卷61-85(1994)頁揭示了各種導電有機聚合物，在此參考其全部內(nèi)容。該涂料還可以使用一種或多種通常用于涂料或油漆工業(yè)的染料或顏料制成彩色涂料，只要染料或顏料不會破壞有機聚合物涂料的電導率。比較理想的涂料包括CATIZE(聚苯胺和鋅金屬的化合物，如上所述)、BAYTRON P[PEDT(聚3，4-乙烯二氧噻吩)/PSS(聚苯乙烯磺酸酯)聚合物，該聚合物本身具有導電性，透明，實質(zhì)上無色(淡藍色)和LIGNO-PANI(聚苯胺)，所有這些涂料可以從GeoTechChemical Company，LLC通過其經(jīng)銷商Seetech，Inc.of Ohio購買到。
本發(fā)明中的半導體體系可以應用于任何普通導體或半導體方面，包括但并不限于半導體和電子元件，例如半導體芯片、蓄電池、抗靜電膜、導電管、墊圈、電纜保護層、導電纖維、化學傳感器、電磁防護罩、氣體分離膜、光電元件、電平板印刷應用中的發(fā)電層和抗腐蝕用的油漆。在Kirk-Othmer化工技術百科全書第四版第21卷720-816(1994)頁揭示了一系列其它的半導體應用及其制備，在此參考其全部內(nèi)容。該體系可以用于制作半導體芯片內(nèi)的半導體層，在此半導體有機聚合物涂料取代了常用的半導體材料?？梢酝ㄟ^任何一種常用的形成涂層的方法來使用半導體有機聚合物，包括但并不限于以熔融方式或液體狀態(tài)涂覆在芯片基板上，接著在其表面干燥或固化或聚合。使用液體聚合物的方法之一是用聚合物溶液噴涂該基板，然后干燥形成的聚合物層除去溶劑。該溶劑的選擇基于使用的特殊的半導體有機聚合物，可以通過現(xiàn)有技術來實現(xiàn)。理想地，溶劑要選用不會產(chǎn)生揮發(fā)性有機體的溶劑，最優(yōu)選為水，因為那些聚合物不會溶解于水中。其它溶劑包括但不限于的有酒精、碳氫化合物、酯、二甲基亞砜和酮如甲基乙烯基酮或丙酮。本發(fā)明中的半導體有機聚合物通過常用的負或正掩蔽法和蝕刻技術加工成任何期望的芯片形狀，該蝕刻技術可以采用化學蝕刻和放射物基蝕刻方法。因此，本發(fā)明中的半導體體系能夠用來替代任何普通的半導體基元件包括但不限于芯片、二極管、整流器、放大器、晶體管和變阻器中的半導體材料。
本發(fā)明中的半導體有機聚合物可以是任何期望的分子量(除另外指出所有分子量是重均分子量外)，只要在特定的應用條件下該聚合物能形成薄膜或涂層(即如果低溫條件比較普遍，分子量可以更低并能形成涂層或薄膜)。優(yōu)選分子量在103-107范圍，更優(yōu)選103-106范圍。由于有機聚合物的電導率隨分子量增加而改變，因此也可能通過聚合物分子量來調(diào)節(jié)最終元件的半導體屬性。使用兩種或更多種不同聚合物可以提供不同范圍的、接受不同輸入的同一元件內(nèi)的半導電率。
上面涂有半導體有機聚合物的基板可以是導電或不導電的。導電基板可以是金屬或非金屬的。不導電基板可以是任何可作為絕緣體的材料，如硅晶片或其它非金屬基板。在現(xiàn)有技術中對半導體芯片加工過程中的導電或不導電基板的制造已經(jīng)熟知。
在優(yōu)選實施例中，本發(fā)明為任何易受腐蝕的導電結構提供了一種防止腐蝕的方法，包括用半導體有機聚合物涂料涂覆導電結構和將最終被涂覆的組織連接到定值的電子濾波器上，控制由體系產(chǎn)生的腐蝕雜波，和確定使腐蝕雜波最小化所需的濾波響應(在本發(fā)明的上下文中，“腐蝕雜波”一詞用于描述由于電腐蝕過程產(chǎn)生的電壓波動)。在本發(fā)明中的一個實施例中，包括使用可調(diào)濾波器來調(diào)整濾波響應，從而確定使被涂覆結構產(chǎn)生的雜波最小化所需的濾波響應，然后用至少具有確定的抗腐蝕濾波響應的無源電子濾波器替代可調(diào)濾波器。在可選擇的實施例中，本發(fā)明使用有源電子濾波器和可以連續(xù)監(jiān)測雜波并自動調(diào)整濾波響應使體系中的波動最小化的監(jiān)測體系替代可調(diào)濾波器。
本發(fā)明通過將半導體有機聚合物涂料耦合到電子濾波器上使腐蝕雜波最小化。電子濾波器所具有的濾波響應在本發(fā)明的上下文中定義為在特定頻率下雜波的降低級數(shù)。如上所述，濾波器可以是無源、低通過率的阻容濾波器或有源濾波器。任何一種情況，濾波器都會使電壓波動最小化。在半導體聚合物涂料中的結保持反向偏壓。這樣，在半導體有機聚合物涂料中從陽極區(qū)到陰極區(qū)的平均時間電子流降低，涂料被有效地鈍化。
無源、低通過率的阻容濾波器實質(zhì)上是電容器和電阻器的組合。在本發(fā)明的體系中，半導體有機聚合物涂料被認為起到一些電阻器的作用，和電容器形成阻容濾波器。適宜的有源濾波器包括但不限于Butterworth(巴特沃茲)濾波器、Bessel濾波器、Sallen-Key濾波器。這些有源濾波器可以買到和/或可以通過現(xiàn)有技術輕易地制造。這些有源濾波器基本上是帶有電容器的運算放大器電路。比較理想地是，本發(fā)明中的濾波器的主要元件是電容器，在此濾波器響應和在特定頻率下降低雜波所需的電容有關。
本發(fā)明中的雜波測量部分被用來調(diào)整具體應用的體系設計。基于所測的雜波，可以確定和改善體系中必需的濾波器屬性和濾波器的安裝位置，使其對整個結構表面可以持續(xù)起到抗腐蝕作用，即使在更大的組織中，如航空母艦或大跨度的橋梁。在本發(fā)明中，被涂覆的表面和低雜波之間的電壓波動和高阻抗標準電極被監(jiān)測。適宜的高阻抗標準電極可以由如飽和甘汞電極或飽和硫酸鹽電極制得。適宜本目的的高阻抗標準電極可以從各種器材公司購買到，例如Beckman Instrument or Coming。通過使用這些電極并通過示波器顯示電壓波動可以監(jiān)測雜波?？蛇x擇地是，通過使用帶有數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的程序控制計算機和使用時間序列分析程序如快速傅立葉變換(FFT)分析或最大熵方法(MEM方法)對最終數(shù)據(jù)進行分析，從電極得到的數(shù)據(jù)可以被儲存和分析。通過這些方法可以提供期望的實時的或延時的結果。通過這些方法可以確定在示波器上形成近似直線(即雜波最小化)所需的濾波響應和濾波器的位置?？梢酝ㄟ^在結構上的一個位置來實現(xiàn)，或為了更好地控制，通過在結構表面上的多個位置實現(xiàn)。為使測到的電壓波動最小，可以對電子濾波器屬性和濾波器安裝位置進行調(diào)節(jié)，這樣可以使涂料最大限度地鈍化。最終結果是，用于任何期望的組織的抗腐蝕體系的壽命顯著增加。這是由于腐蝕雜波的降低，從而顯著地降低了半導體有機聚合物涂料的犧牲腐蝕。
本發(fā)明中的半導體有機聚合物涂料可以用在許多終端應用上。主要的終端應用是防止導電結構的腐蝕。本發(fā)明中防止導電基板腐蝕的體系包括(a)一種半導體有機聚合物涂料，至少同導電結構表面的部分電性連接，和(b)過濾腐蝕雜波的方法，該方法包括將電子接收器如電池或其它電源同濾波器如電容器連接，再連接到被涂覆的導電基板上；和抗腐蝕方法包括1)將導電結構的外表面清潔干凈；2)用本發(fā)明中半導體有機聚合物涂料涂覆該外表面；3)使用電子濾波器將體系中的腐蝕雜波最小化。
本發(fā)明中抗腐蝕方法和體系的關鍵是測量由整個體系(包括但不限于基板、涂料和濾波器元件)產(chǎn)生的腐蝕雜波和通過使用電子濾波器使雜波最小化。
在抗腐蝕和積垢的實施例中，本發(fā)明體系包含兩個相互依賴的組成單元(1)半導體有機聚合物涂料，和(2)提供具有涂料的導電基板凈負偏壓的方法。一般來說，半導體有機聚合物涂料在導電表面清潔干凈后再使用，比較理想地是，通過噴射清理對金屬表面噴射磨光或?qū)Ψ墙饘賹щ娊Y構的類似處理。當通過噴射清理或類似處理對導電表面進行清潔時，表面會有大量的深度0.1密耳(mil)到幾個密耳的凹槽或缺口。本發(fā)明中的半導體有機聚合物涂料的應用厚度至少比清潔過程中形成的凹槽深度大2密耳，優(yōu)選2-10密耳厚度，最優(yōu)選7-9密耳厚度。在沒有明顯凹槽的光滑表面，涂料的應用厚度可以降低至大約0.5密耳，而最終不會影響體系的性能。
使用本發(fā)明的方法和體系保護的結構可以是任何受腐蝕的導電材料。比較理想地是，該結構是含鐵金屬的金屬結構或有色導電金屬的金屬結構。典型的金屬包括但不限于鐵、鋼和鋁。在最理想的實施例中，基板是汽車或其它交通工具的金屬體，半導體有機聚合物涂料包含有機導電聚合物(可以選擇地含有導電攙雜物，如Zn)和一種或多種提供涂料期望的色彩的染料或顏料。在該實施例中，通過使用單一的涂層可以提供汽車體理想的色彩和抗腐蝕性，比傳統(tǒng)的汽車加工中需要采用的復合(主要是3種或更多底漆、顏料和面漆層的復合)涂層有相當大的改善。在比較理想的實施例中，使用本發(fā)明中的半導體有機聚合物涂料通過單一浸漬涂覆，對整個汽車車體的暴露部分進行涂覆，和本發(fā)明體系的電子監(jiān)測和濾波裝置應用到最終的汽車裝配上。
本發(fā)明中的半導體有機聚合物涂料比較理想地是包括(a)含有或不含有攙雜物的導電有機聚合物，和(b)可選擇地，一種或多種存在或不存在金屬氧化物的金屬或金屬合金。在最理想的實施例中，被包含在涂料中的金屬或金屬合金是Zn-ZnO體系。導電有機聚合物或涂料中的金屬或金屬合金(存在時)必須比被保護的導電材料具有更高的氧化電勢。最理想地是，基于被保護的大部分才材料的氧化電勢考慮，本發(fā)明中的半導體有機聚合物涂料包含有一種或多種存在或不存在金屬氧化物的金屬或金屬合金。已經(jīng)知道大部分金屬的標準電極電勢，下面列出一些不同金屬的電極電勢。
標準電極還原電勢(相對氫電極)-0.41-0.76-1.63-1.71-2.34-2.38-2.90-2.92(源自CRC Handbook of Chemistry and Physics，60thed，Ed.RobertC.Weast，CRC Press，Inc，Boca Raton，F(xiàn)L，1979)由于本發(fā)明體系和方法中的涂料對于被保護的導電材料是犧牲性的，在確定包含在涂料中的金屬時，選擇標準電極電勢比被保護的導電材料更小的金屬是很重要的。例如，為了保護Fe(如出現(xiàn)在鋼材中)，涂料中可以使用Zn、Ti或其它任何標準電極電勢比-0.44更小的金屬。當保護標準電極電勢很小的金屬如鋁(-1.68)時，可以采用具有相對大的標準電極電勢的金屬(如Zn)和具有相對小的標準電極電勢的金屬(如)Mg混合的合金。這種合金可以給予涂料所必需的犧牲性，而避免僅含有具有很小標準電極電勢的金屬(如)Mg的涂料過度氧化。也可以通過將具有很小標準電極電勢的金屬包含在上面提到的粘結劑中，避免涂料過快地犧牲?？梢酝ㄟ^將具有很小標準電極電勢的金屬包含作為硅酸鹽粘結劑的平衡離子，代替兩種金屬的合金。
本發(fā)明中的涂料中也可以另外包含n型半導體，如Sn/SnO。另外，該涂料可以和金屬一起涂覆，如和Al或Ge來提高涂料的電導率或和1-5％的Li降低涂料的電導率。在本發(fā)明中比較理想的涂料內(nèi)的金屬/金屬氧化物界面(Zn-ZnO)在電化學體系中可以起二極管的作用。這樣，涂料中含有許多充當二極管的微小區(qū)域。由于涂料產(chǎn)生腐蝕雜波，在涂料微小區(qū)域的電導勢中波動會使二極管周期性地開閉。電導勢波動和二極管開閉造成涂料犧牲性腐蝕。通過降低涂覆涂料的電導率如使用Li，可能使二極管開閉電勢降低到雜波波動曲線的最低點以下。這樣會使涂料犧牲腐蝕最小化，而且依然可以保護被保護組織的導電金屬。
需要補充的是，通過正確地選擇用于導電表面的半導體有機聚合物涂料材料，可以實現(xiàn)傳統(tǒng)的被動阻隔和創(chuàng)新的主動阻隔。
在優(yōu)選實施例中，本發(fā)明中涂料內(nèi)的鋅粒和n類半導體的氧化鋅，在鋅金屬和氧化鋅的界面形成金屬-半導體結。
完成涂料的優(yōu)選實施例在圖1得到展示。圖1顯示了導電有機聚合物·粘結劑形成的導電模式，表明本發(fā)明中比較理想的鋅/氧化鋅/聚合物涂料(4)是多孔性的。鋅粒(1)被氧化鋅層(2)所覆蓋，氧化鋅層(2)具有各種被涂覆的氧化物顆粒，并被導電有機聚合物粘結劑(3)所包圍。
本發(fā)明中的導電結構可以是任何需要抗腐蝕保護的導電結構，包括金屬結構和非金屬結構。金屬結構的例子包括如輪船、飛機、汽車、軍用坦克或運輸機的金屬交通工具、金屬交通工具部件、橋梁、連接機械裝置的鐵路、容器、管道和金屬塔，及更小的結構如生物醫(yī)學裝置。金屬交通工具部件的例子包括汽車、飛機、火車、軍用陸地交通工具如坦克、輪船和其它海上交通工具的金屬部件。容器的例子包括煉油裝置、儲存窖和儲存柜。非金屬導電結構的例子包括導電混凝土和導電聚合物組織。腐蝕過程也會影響非金屬導電結構，也可以通過本發(fā)明使其最小化。導電混凝土已經(jīng)被建議作為用于制造懸浮的飛機場跑道的可能材料。本發(fā)明中的體系可以幫助混凝土防止腐蝕，從而延長混凝土結構的壽命和提高完整性。
本發(fā)明中一個顯著的優(yōu)點是通過使半導體有機聚合物涂料的犧牲腐蝕最小化，將該涂料的壽命延長到比常用的涂料保護體系中的涂料大許多倍。在水中通過使用陰極電流也可能實現(xiàn)這個目的，但需要足夠大的電流，非常難控制。本發(fā)明方法在涂料內(nèi)部發(fā)生作用，當腐蝕介質(zhì)僅限于空氣中被凝結的濕氣時，可以防止大氣腐蝕。這在保護如汽車車體和其它交通工具的表面，及現(xiàn)代輪船的內(nèi)表面上是極其重要的，當提供高強度的設計相應地增加了易腐蝕區(qū)域時，對保護汽車部件、橋梁、飛機和火車同樣重要。
另一個優(yōu)選實施例是將本發(fā)明的方法和體系用于現(xiàn)代輪船的內(nèi)表面，這時，由于高的含鹽量濃縮是最大的腐蝕，同時，沒有足夠的濕氣使陰極保護體系發(fā)揮作用。在不使用本發(fā)明的雜波濾波器時，涂料中的鋅很快浸出，被濃縮物流體腐蝕掉入艙底。然而在金屬基板上使用本發(fā)明的雜波濾波器時，這種浸提得到有效抑制。
另外，在汽車的底層鋼材上采用雜波濾波器基本上不會對隨車攜帶的電子儀器產(chǎn)生干擾，這一點是現(xiàn)在市場上交易的高度計算機化和電子化的汽車重點考慮的。進而，將其應用在輪船底層鋼材上產(chǎn)生的干擾沒有在輪船里打開一盞燈的大，還不會給敵方的探測儀器提供可發(fā)覺的信號，由于使用了雜波濾波器，即使輪船使用電池或其它電源也不會在涂料之外產(chǎn)生可察覺的輻射區(qū)。對鋅的吸光特性已經(jīng)清楚地知道，其經(jīng)常被用于EM防護罩和電子屏蔽。這樣，在應用本發(fā)明中體系的支撐基組織就不會有可測的EM輻射。
本發(fā)明中的定值電子濾波器起電容器的作用，連接有保持電容器反向偏壓的電子接受器。比較理想地是，定值電子濾波器是普通電源，例如直流(DC)電源如電池，優(yōu)選12伏電池；太陽能電池；和交流(AC)電源的組合體。值得注意的是，在本說明書中提到的“電源”，在本發(fā)明的體系中沒有電流和電壓。因此，這個電源術語僅僅為了方便，而不用于暗指電流。如果得到最終的電路，采用的電源比較理想地是可以足以提供0.5-30伏電壓，最理想地是10-20伏。定值電子濾波器(即電源和電容器)可以被連接到被涂覆的導電基板上，或直接連接到基板上或涂料上。在優(yōu)選實施例中，本發(fā)明中的電源的負極接線端直接連接在被保護的導電結構上。電源正極接線端經(jīng)過濾波器/電容器連接到導電結構上，其連接的導電結構部分應遠離負極接線端結合處。在本發(fā)明中通過采用半導體有機聚合物作為涂料，這些電性連接可以變換為直接在有機聚合物涂料上完成，而不是在導電結構上，或者正極接線端連接到有機聚合物涂料或?qū)щ娊Y構其中一個上，負極接線端連接到另外一個上面。電流隨接線端間的距離增加而逐漸減小，由于本發(fā)明不依賴于電流的建立，因此接線端間的距離不是關鍵，只要正極和負極接線端不互相接觸。比較理想地是正極接線端結合處在組織上的位置距離負極接線端結合處的位置在0.01-30米之間，最理想地是距離負極接線端結合處的位置在5-10米之間。
本發(fā)明中的方法可以自動延長體系的壽命。在普通的陰極保護體系中沒有對電流和電壓進行監(jiān)測和周期性地控制，因而，本發(fā)明的體系中不可能出現(xiàn)在印象深刻的陰極保護體系中未進行控制和嚴重損壞支撐組織的情況。因此，唯一對涂料壽命影響較大的是風和水產(chǎn)生的磨損。由于涂料的磨損阻力比電鍍的稍好一些，涂料的壽命期望延長幾十年。此外，使用有源濾波器和監(jiān)測系統(tǒng)連續(xù)對雜波波動進行監(jiān)測和調(diào)整濾波器屬性如濾波器響應和終止頻率，通過對長期腐蝕的增加造成的犧牲損失率的增加進行抑制，涂料壽命得到延長。
圖2是表示本發(fā)明的體系的等價電路圖。在該電路中，10是溶液電阻(Rs)，11和12分別是電流產(chǎn)生的電勢的正極(Ea)和負極(Ec)。13代表電路中的雜波源(En)。感應電流的阻抗分別在14和15中顯示。Zn-ZnO的金屬-半導體結的邊界表示成二極管(D)16。雜波濾波器(F)無論有源或無源濾波器由17表示。
很明顯，通過上述技術本發(fā)明具有很大的改進和變化。本發(fā)明不應僅限于在此所描述的范圍，應在所附的權利要求范圍內(nèi)進行理解。
權利要求
1.一種防止與腐蝕環(huán)境接觸的導電結構受腐蝕的方法，其特征在于該方法包括(a)將半導體有機聚合物涂料涂覆在該導電結構上并將電子濾波器連接到被涂覆的導電結構；(b)監(jiān)測由被涂覆的導電結構產(chǎn)生的腐蝕雜波并調(diào)整該電子濾波器的濾波器屬性使腐蝕雜波最小化。
2.根據(jù)權利要求1所述的防止腐蝕的方法，其特征在于該電子濾波器包含電源和電容器。
3.根據(jù)權利要求1所述的防止腐蝕的方法，其特征在于該監(jiān)測和調(diào)整步驟(b)是通過使用有源濾波器和監(jiān)測方法連續(xù)實現(xiàn)的。
4.根據(jù)權利要求1所述的防止腐蝕的方法，其特征在于該電子濾波器包含多個電容器，該步驟(b)還包含在該導電結構上確定該多個電容器各自的位置。
5.根據(jù)權利要求1所述的防止腐蝕的方法，其特征在于該導電結構是金屬導電結構。
6.根據(jù)權利要求5所述的防止腐蝕的方法，其特征在于該金屬導電結構包含由含鐵金屬和導電有色金屬組成的組中的一種金屬。
7.根據(jù)權利要求6所述的防止腐蝕的方法，其特征在于該金屬是鋼。
8.根據(jù)權利要求6所述的防止腐蝕的方法，其特征在于該金屬是鋁。
9.根據(jù)權利要求1所述的防止腐蝕的方法，其特征在于該導電結構是從由橋的構件、連接機械裝置的鐵路、煉油裝置、容器、金屬塔和導電混凝土結構組成的組中挑選出的。
10.根據(jù)權利要求1所述的防止腐蝕的方法，其特征在于該導電組織是從由汽車、汽車部件、卡車、公共汽車和建筑設備組成的組中挑選出的。
11.根據(jù)權利要求1所述的防止腐蝕的方法，其特征在于該半導體有機聚合物涂料包含導電有機聚合物和一種或多種金屬、金屬合金或非金屬半導體材料。
12.根據(jù)權利要求11所述的防止腐蝕的方法，其特征在于該半導體有機聚合物選自聚乙炔、 聚苯撐、聚呋喃、聚噻吩、聚吡咯、聚(亞芳基亞乙烯基)、聚苯胺及其混合物。
13.根據(jù)權利要求11所述的防止腐蝕的方法，其特征在于該一種或多種金屬、金屬合金選自Zn、Ti、Al、Ga、Ce、Mg、Ba、Cs及相應的金屬氧化物和合金。
14根據(jù)權利要求13所述的防止腐蝕的方法，其特征在于該一種或多種金屬、金屬合金選自Zn、Ti、Al、Ga、Ce、Mg、Ba、Cs中的一種或多種金屬和一種或多種組中金屬形成的金屬氧化物的混合物。
15.根據(jù)權利要求13所述的防止腐蝕的方法，其特征在于該一種或多種金屬、金屬合金是鋅/氧化鋅的組合物。
16.根據(jù)權利要求1所述的防止腐蝕的方法，其特征在于該半導體有機聚合物涂料還包含一種或多種染料或顏料。
17.一種用于防止導電組織腐蝕的體系，其特征在于，該組織包括(a)半導體有機聚合物涂料；(b)定值電子濾波器；(c)腐蝕雜波監(jiān)測體系；和(d)可調(diào)濾波器。
18.根據(jù)權利要求17所述的體系，其特征在于該腐蝕雜波監(jiān)測體系還包含高阻抗的標準電極和示波器。
19.根據(jù)權利要求17所述的體系，其特征在于該可調(diào)濾波器選自手調(diào)濾波器和有源濾波器組成的組中挑選的。
20.根據(jù)權利要求17所述的體系，其特征在于該半導體有機聚合物涂料包含導電有機聚合物和一種或多種金屬、金屬合金或非金屬半導體材料。
21.根據(jù)權利要求20所述的體系，其特征在于該半導體有機聚合物是選自聚乙炔、聚亞苯基、聚呋喃、聚噻吩、聚吡咯、聚芳基亞乙烯基、聚苯胺及其混合物。
22.根據(jù)權利要求20所述的體系，其特征在于該一種或多種金屬、金屬合金選自Zn、Ti、Al、Ga、Ce、Mg、Ba、Cs及相應的金屬氧化物和合金。
23.根據(jù)權利要求22所述的體系，其特征在于該一種或多種金屬、金屬合金選自Zn、Ti、Al、Ga、Ce、Mg、Ba、Cs中的一種或多種金屬和一種或多種組中金屬形成的金屬氧化物的混合物。
24.根據(jù)權利要求22所述的體系，其特征在于該一種或多種金屬或金屬合金是鋅/氧化鋅的混合物。
25.根據(jù)權利要求17所述的體系，其特征在于該半導體有機聚合物涂料還包含一種或多種染料或顏料。
26.一種抗腐蝕的交通工具，其特征在于，該交通工具包括具有一種或多種外部件的交通工具，至少一個該一種或多種外部件涂有半導體有機聚合物涂料層；腐蝕雜波監(jiān)測體系；和可調(diào)濾波器。
27.根據(jù)權利要求26所述的交通工具，其特征在于該腐蝕雜波監(jiān)測體系還包含高阻抗的標準電極和示波器。
28.根據(jù)權利要求26所述的交通工具，其特征在于該可調(diào)濾波器是有源濾波器。
29.根據(jù)權利要求26所述的交通工具，其特征在于該半導體有機聚合物涂料包含導電有機聚合物和一種或多種金屬、金屬合金或非金屬半導體材料。
30.根據(jù)權利要求29所述的交通工具，其特征在于該半導體有機聚合物選自聚乙炔、聚亞撐、聚呋喃、聚噻吩、聚吡咯、聚(亞芳基亞乙烯基)、聚苯胺及其混合物。
31.根據(jù)權利要求29所述的交通工具，其特征在于該一種或多種金屬、金屬合金選自Zn、Ti、Al、Ga、Ce、Mg、Ba、Cs及相應的金屬氧化物和合金。
32.根據(jù)權利要求31所述的交通工具，其特征在于該一種或多種金屬、金屬合金選自Zn、Ti、Al、Ga、Ce、Mg、Ba、Cs中的一種或多種金屬和一種或多種組中金屬形成的金屬氧化物的混合物。
33.根據(jù)權利要求31所述的交通工具，其特征在于該一種或多種金屬或金屬合金是鋅/氧化鋅的混合物。
34.根據(jù)權利要求26所述的交通工具，其特征在于該半導體有機聚合物涂料還包含一種或多種染料或顏料。
35.根據(jù)權利要求34所述的交通工具，其特征在于該交通工具是汽車，該一種或多種外部件是車體的外體嵌板。
36.一種半導體體系，特征在于其包括半導體有機聚合物涂料；和選自電容器、定值濾波器和可調(diào)濾波器的電子元件，該電子元件電性地與該半導體有機聚合物涂料連接。
37.根據(jù)權利要求36所述的半導體體系，其特征在于該電子元件是可調(diào)濾波器。
38.根據(jù)權利要求37所述的半導體體系，其特征在于該可調(diào)濾波器是有源濾波器。
39.根據(jù)權利要求36所述的半導體體系，其特征在于該半導體有機聚合物涂料包含導電有機聚合物和一種或多種金屬、金屬合金或非金屬半導體材料。
40.根據(jù)權利要求39所述的半導體體系，其特征在于該半導體有機聚合物選自聚乙炔、聚亞撐、聚呋喃、聚噻吩、聚吡咯、聚(亞芳基亞乙烯基)、聚苯胺及其混合物。
41.根據(jù)權利要求39所述的半導體體系，其特征在于該一種或多種金屬、金屬合金選自Zn、Ti、Al、Ga、Ce、Mg、Ba、Cs及相應的金屬氧化物和合金。
42.根據(jù)權利要求41所述的半導體體系，其特征在于該一種或多種金屬、金屬合金選自Zn、Ti、Al、Ga、Ce、Mg、Ba、Cs中的一種或多種金屬和一種或多種組中金屬形成的金屬氧化物的混合物。
43.根據(jù)權利要求41所述的半導體體系，其特征在于該一種或多種金屬或金屬合金是鋅/氧化鋅的混合物。
44.根據(jù)權利要求36所述的半導體體系，其特征在于該半導體有機聚合物涂料還包含一種或多種染料或顏料。
45.根據(jù)權利要求36所述的半導體體系，其特征在于該半導體體系還包含涂有該半導體有機聚合物的基板，該體系由半導體芯片、二極管、整流器、放大器、晶體管和變阻器組成的組中挑選的半導體元件組成。
全文摘要
為了提供更廣泛系列的半導體元件和一種可以防止同腐蝕環(huán)境接觸的金屬組織表面受腐蝕的體系，本發(fā)明提供了一種將有機涂料、電子及半導體技術結合的半導體體系，該體系包括a)半導體有機聚合物涂料，至少同部分表面接觸；和b)電子濾波器，用于過濾腐蝕雜波，及一種使用該體系防止腐蝕的方法。
文檔編號C23F13/04GK1526036SQ02811467
公開日2004年9月1日 申請日期2002年6月7日 優(yōu)先權日2001年6月8日
發(fā)明者大衛(wèi)B·道林, 大衛(wèi)B 道林 申請人:實用半導體公司