專利名稱：薄膜及由其制造的組合元件的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種由陶瓷材料、陶瓷金屬材料的至少兩層組成的薄 膜，或在多層情況下還由金屬材料組成的薄膜，以及一種帶支持薄膜的基底(Substrat)的組合元件(Verbundelement)。本發明還進一步涉及帶 這種薄膜的組合元件的應用。
背景技術：
薄膜，尤其是導電的，由陶瓷和/或金屬材料構成的薄膜，引起了 越來越多的重視。 一般地薄膜由多層尤其三到五層構成，其中每層的 材料和/或形態一般都是不同的。薄膜一般是按層沉積在基底上，其中可應用普通的薄膜技術；比如通過化學氣相沉積、脈沖激光氣相沉積、 溶膠凝膠方法，尤其是旋轉涂層或者噴霧熱解。進一步的，薄膜可以 作為整體地或這樣一層層地沉積到基底上。在沉積期間，這些層或者 薄膜全部在一級或者多級過程中^f皮退火，以實現部分的或者全部的微 結構。多層薄膜也稱之為層壓膜。US6896989B2公開了 一種沉積于基底之上并且由多層構成的薄 膜，其可作為電極或者固體電解物應用于燃料電池中。這些功能層之間設置有另外地也是用電極材料制成的層。作為備選地還可以加入由 不同材料制成的附加層。根據該專利的說明書，薄膜的每一層根據現 有的方法來進行沉積，比如射頻濺射、PVD(物理氣相沉積)、CVD(化 學氣相沉積)、電泳技術。發明內容本發明基于這樣的任務，即，提高前面所述類型的尤其是與基底 相連的薄膜抗老化的耐久性，從而使得根據薄膜而生產的微型電化設備經過較長時間后仍沒有或只有較小的功率損耗。該任務通過根據本發明的薄膜而完成，薄膜在所有層中都具有最高約為500nm的平均粒度(Korngroesse)，其中至少兩層由不同的材料 組成，并且在這些層的至少一層中，在卸壓時間之后，基本上穩定的 平均粒度(K)即使在升高的溫度范圍內也保持不變。該薄膜特殊的以及 進一步的實施方式是從屬權利要求所闡述的對象。該薄膜的原則上的優點在于，至少 一 層的粒子僅僅表現出受時間 限制的晶粒生長，其在達到了取決于材料和生產方法的平均粒度后不 再繼續生長。卸壓時間一般在5和20個小時之間，最好是約IO小時。 一種基本上穩定的平均粒度在直到較佳地為約1100 °C的溫度下保持 穩定。退火處理之前薄膜內較高比例的無定形材料產生了這種較佳的 特性，其通過無定形矩陣與相對較小的晶粒之間的微壓力的結構而強 烈地阻止了晶粒生長。大多數塑料表明，如果平均粒度不在根據本發 明的范圍內，無限制的晶粒生長將在常溫以及更高的溫度下進行很長 的時間并因而會導致更強的老化和降級。基本上穩定的平均:^度可以理解為，在卸壓時間之后偏差最高計 為約±10%，優選地是±5%。對于比如為50nm的平均粒度，以后的晶 粒生長較佳地應處于最高約為25nm尤其是最高約為10nm的范圍內。實際上，薄膜的每一層都具有5到10000nm的厚度，較佳地是 IO到1000nm，其中平均粒度K最高約為200nm,較佳地為5到100nm。 關于薄膜每層的層厚，平均粒度較佳地最高約為50%，尤其最高為 20%。此處以及下面將不再特別提到無定形或部分無定形層結構，這 些層結構根據微粒薄膜類似地進行設置。根據本發明的一個尤其較佳的實施方式，薄膜一般至少包括兩 層，這兩層是離子導通的(ionisch leitend)或者離子及電子導通的 (ionisch und elektronisch leitend),尤其對于02—離子來"i兌是導通的。這 種層的至少一層一直都是離子導通的，而多數情況下是輕微的電子導 通的。導電能力一般在0.02到1()Ss/m(西門子/米)范圍內。導電能力根據 應用而是需要的，比如對于電化動態電極和電解物， 一般被設置用作 微型傳感器或者燃料電池。薄膜可以由不同的薄片狀構造的、在每層均勻的、而逐層連續地 輕微變化的化學成分、形態和/或孔隙度組成，其中產生了與該化學成 分、形態和/或孔隙度相關的梯度(Gradient)。如果比如薄膜的一層或多 層是多孔滲水的，則孔隙度將處于>0到70Vol-。/o的范圍內。在不同的 層中孔隙度也可變化，連續地增加或者減小以形成孔隙度梯度。實際中最常用的薄膜包括陽極層、固體電解物層和陰極層，其中 所有層都是導電的。這些層能根據需要而進一步地包括處于其間的或 者形成為外層的層。薄膜的層由至少一種陶瓷、或者至少一種金屬、以及一種由至少 一種陶瓷和至少一種金屬組成的混合物組成，后一種混合物也叫金屬 陶瓷。薄膜可以不是純金屬的，至少一個層必須主要是離子導通的。 薄膜的每層(也是含陶瓷的層)可以是無定形的、二相無定形晶體的或 者全晶體的。通過根據本發明的進一步的實施方式，可以為薄膜帶來足夠的機 械可靠性，支持基底的,度等于薄膜總厚度的至少五倍，較佳的是至 少約十倍。基底的厚度也可以是基底上層厚度的一百倍或者更多。由 任意合適的材料組成的基底可以是柔性的，形成為比如薄片，或者剛 性的，形成為比如薄板。該基底的兩種實施方式都可能在整個面積都 是致密的(dicht)，或者其中部分面積是多孔的，或者具有任意設置的 孔或者通道，這稱之為結構型基底。這種滲透性區域的至少一部分以 及孔或者通道被薄膜所覆蓋，其在這種功能中被稱之為隔膜。這種通 道也用于流體分配，也可以形成為部分通過基底的凹槽。通過該基底的孔或通道較佳地至少約為100pn^大小，并且可以 是任意較佳的幾何形狀。根據上面，這些孔或者通道的表面通過作為 隔膜而起作用的薄膜的機械穩定性來限制。覆蓋基底開口的薄膜其各層的面積并不一定要一樣大小。至少一 層薄膜必須覆蓋至少一個基底開口 。其它層薄膜的每一層都可以全部 或部分地覆蓋第一層，或者延伸于第一層之上。用作隔膜的薄膜層可 以通過選擇性地沉積或者蝕刻，通過發射(Lift-Off)或者掩模技術，或 者通過沉積和任意一種形式的任意組合，來進行構造。對于具有電化活性電極和固體電解物的微型設備，應當在基底上 設置具有至少三種這樣相疊的微粒層的薄膜。如本文開始所提到的， 這種技術是現有技術。根據本發明的第 一個與材料相關的變型，薄膜的 一層或多層由金屬或者金屬氧化物組成，比如Cu, Co, Mn, Ag, Ru,或NiOx, FeOx, MnOx, CuOx, CoOx, MnOx, AgOx, RuOx,或者金屬和/或金屬氧化物的混 合物。進一步地， 一種具有離子導通或者離子電子導通能力的陶瓷成 分比如摻雜質的鈰氧化物AxCex02.s，其中A = Gd, Sm， Y， Ca, 0.05Sx^).3,或者摻雜質的鋯氧化物LnyZri-y02—s，其中Ln = Y, Sc, Yb, Er， 0.08^^0.12，被添加到金屬、金屬氧化物或者金屬與金屬氧化物的混 合物中。金屬和陶瓷成分的體積比例大約在20到80Vol,Q/。之間。金 屬陶瓷其固體部分金屬狀態的體積比例處于>0到70Vol,。/。之間。金 屬和陶瓷之間的比率可^是均勻分布地，或者是薄膜厚度的一倍或者 多倍，薄膜的每個位置金屬含量在O(該層中沒有金屬)與100%(純金 屬層)之間。薄膜的孔隙度在氧化狀態是O到50%,所有的金屬成分 是都是金屬氧化物，對于還原狀態是O到70%,所有的金屬成分都是 金屬，在薄膜中具有均勻的或者非均勻的分布。孔隙度可以作為從薄 膜的不滲水到70%滲水性的梯度。材料的平均粒度K可通過在不同 的溫度下加溫退火而確定，其包括從5到500nm的平均粒度K。薄膜 層的陶資狀態具有穩定的微結構，其在減小的條件下在直到70(TC的 溫度下是時間的函數。如果金屬含量高于所定的體積界限，從該界限 起金屬導體將變得便于察覺，那么在室溫到700。C之間，總的導電能 力將大于10S/m,該金屬以還原的金屬狀態存在。所有這些金屬材料都可以采用下面金屬來進行涂層、絕緣浸漬或者摻雜，比如Ag, Au, Cu, Pd,Pt，Rh,以及Ru。根據本發明的與材料有關的第二個實施例，該一層或多層薄膜由 摻雜質的鈰氧化物AxCe,-x0^組成，其中A = Gd， Sm， Y， Ca， 0.05^^0.3,或者由摻雜質的鋯氧化物LnyZr^02-s組成，其中Ln = Y, Sc, Yb, Er, 0.08^y^).12,或者由La卜xSrxGa"yMgyO說組成，其中(KxSl, 0Sy51。這種薄膜的層是致密超微小結構的，并且具有10到5000nm 的薄膜厚度。可以生產具有平均粒度在5到500nm之間的薄膜層。該 薄膜具有以下電氣特性a) 總體導電能力在500°C時處于0.02和5S/m之間，在700°C 時處于0.25和10S/m之間，兩值都是在空氣中測得的。b) 在100至IOO(TC的溫度范圍內，在空氣中導電能力的活 化能在0.5和1.5eV之間。c) 電解疇界為在500。C時氧分壓低于1(T"atm，在700。C時 氧分壓低于l(T14atm。根據本發明的與材料有關的第三個實施例，該一層或多層薄膜由 AxA、-xByBYyO&s類型的鈣鈦礦構成，其中，A、 A，、 B和B，可以是 Al, Ba, Ca, Ce, Co， Cu， Dy, Fe， Gd, La, Mn, Nd, Pr， Sm, Sr, Y,并且 0$xSl, 05ySl。根據一個子實施例，可使用其中A-Bi， Y, Pb的組 合物A2Rui-y07±s的，或考A2 —aA， aMO袖(其中A=Pr, Sm; A，=Sr; M-Mn, Ni; OSo^l)的，或者下列組合材料的釕酸鹽燒綠石(Pyrochlor-Ruthenate): A2Ni04±s(A=Nd, La); AxByNiO秘,其中A， B = Al, Ba, Ca, Ce, Co, Cu, Dy, Fe, Gd, La, Mn, Nd, Pr, Sm, Sr, Y,并且O^x^l, (Ky^l,或者 La4Ni3.xCox04士s,或者YBa(Co,Fe)407站,或者BaLn匿xCox03土s,或者Bi2-xYx03((Kx^l),或者La2Ni卜xCuxO4站(0f^^l),或者YBa2Cu307。所有這 些材料可以通過下列金屬進行涂層、絕緣浸漬或者摻雜，或者通過下 列金屬形成復合材料Ag, Au， Cu, Pd, Pt, Rh,以及Ru。進一步地，薄 膜可以由摻雜質的鈰氧化物AxCex02-s材料組成，其中A-Gd， Sm，Y， Ca， 0.05Sx^).3,或者由摻雜質的鋯氧化物LnyZiVy02-s組成，其中 Ln = Y, Sc， Yb, Er, 0.08^^0.12,或者由La-xSrxGa!.yMgy03士s組成，其中 0SxSl， 0^^1。這種薄膜的層具有50到10000nm的薄膜厚度，并具 有5到500nm之間的平均粒度。在550。C時在空氣中總導電能力為10 到100000S/m之間的范圍內。薄膜在空氣中是穩定的并且可以是致密 的，或者是多孔滲水的但是孔隙度為>0到70-Vol.-%。最后，除了至少一層陶瓷或者金屬陶瓷層，薄膜的一層或多層也 可以是金屬或者金屬混合物形式，比如Pt, Au, Ag, Ni以及其它的，通 過濺射技術，比如射頻或者直流濺射、氣相沉積技術或者任意其它真 空技術、電化沉積或者金屬氧化物粉末粘涂以及任意有機或者無機成 分而產生。通過下面的詳細說明和權利要求書，給出了根據本發明的進一步 的較佳實施方式和示范性組合。
進一步地，下面將借助附圖所示的實施例對本發明以及從屬權利 要求所述的對象作進一步地描述。圖中顯示了 圖1是具有三層的薄膜。 圖2是根據圖1的薄膜的組合元件。 圖3是由兩層構成的作為氣體分離隔膜的薄膜。 圖4是具有薄膜的多孔基底。 圖5是帶有通孔以及通道的帶薄膜的致密基底。 圖6是具有不同孔形的致密隔膜(俯視圖)。 圖7是具有組合元件的微型燃料電池。 圖8是圖7的一種變型。圖9是另一個的燃料電池(從底部看去的視圖)。圖10是一種帶有彼此相鄰的薄層隔膜電極的單室燃料電池。圖11是一種具有致密薄層隔膜的滲透性固體電解物的單室燃料電池。圖12根據圖7的在基底上具有保護層的燃料電池。圖13是根據圖7的具有加熱元件的燃料電池。圖14是具有梯度的薄膜。圖15是具有薄膜隔膜的氣體傳感器。圖16是平均粒度生長圖。原則上，相似的附圖標記表示圖中相似的部分。
具體實施方式
圖1顯示了具有層狀結構的薄膜10，其由三層組成，第一層S^ 第二層S2和第三層Ss。此處，第一層S,是金屬比例為40%而陶覺比 例為60 %的金屬陶瓷層，其具有Ni-Ceo.8GdQ.2019的規格 (Spezifikation)。第二層S2對于氧離子02-是導通的，具有Ce06Gd0.2O19 的規格。第三層S3，具有La。.6Sro.4Coo2Fe。.803的規格。層S,， S2, S3 的厚度稱之為dL。圖2顯示了根據圖1的由層狀薄膜組合物組成的薄膜10,其設置 于基底12上并構成用作功能元件的組合元件13。基底12為薄膜10 提供了必須的機械強度。根據一個較佳的實施例，層S!, S2， S3根據 現有的方法按順序進行沉積，其中每層的面積廣度也可以是不同的。 設置于基底12上的薄膜10也可以稱作隔膜或者薄膜隔膜。為了清楚， 此處顯示了基底厚度ds其它地方其被表示得比原來的要小)，其計為 薄膜10厚度do的多倍。圖3中顯示了氣體分離薄膜10，其僅僅由兩個不同的可選擇透氣 的層S2， S3組成。完全穿透基底12的孔14或通道15暴露了薄膜隔 膜10的底面并形成一個窗戶。用直箭頭標出的輸入氣流16在薄膜隔 膜10處被分散。氧氣可以通過離子導通層S2、 S3并與被偏離的主要 氣流分離開，主要氣流中主要是氮氣N2和二氧化碳C02。包括層S2 與S3的薄膜10因而被稱作氣體分離隔膜17。圖4至6顯示了平面形狀基底12的特殊實施例。圖4顯示了多 孔滲透性基底12。通過薄膜10而被分開的輸入氣體流的一部分能夠 通過多孔基底12而流走，而不須提供孔14或者通道15。根據圖5的沖擊在致密基底12上的輸入氣流的部分在穿過薄膜 之后必須能夠流走，如圖3所示，由于這個原因，必須提供至少一個 能夠穿透基底12的孔14，或者相應的通道15。圖6顯示了所選擇的一種能穿透基底12的孔14的實施例，其是 圓形的、橢圓形的、多邊形或者任意所需的方式。這些孔14 一般由 未示出的薄膜10覆蓋。對于一種多層薄膜隔膜，孔必須被至少一層 覆蓋，其它層也可以僅僅部分地覆蓋孔，如在八角形孔14情形下所 示的。層S2，固體電解物，全部覆蓋八角形孔14，層S3比如陰極層 《又僅部分地覆蓋該孔。.圖7和圖8顯示了根據本發明的薄膜10或組合元件13、微型燃 料電池18(固體氧化物燃料電池，SOFC)的重要應用領域，其中在兩個 實施例中對重要的功能元件進行了闡述。圖7附加地顯示了氣流，即 流過陰極第三層S3的輸入氣流16和流過陽極第一層的含有H2和/或 炭氫化合物的輸入氣流。氣體根據電極被氧化或者還原。圖8顯示了 電化學反應過程。帶有微型燃料電池.18電化活性層的薄膜隔膜IO原則上包括-置于具有孔14或通道15的剛性基底盤12上的由金屬陶瓷制 成的陽極第一層S,，-側面覆蓋陽極的形成為固體電解物的第二層S2,-放置于固體電解物上的陰極第三層S3。陽極層Si和陰極層S3通過金屬電導體20, 22而連接，并把所產 生的直流電流引導向負載24。電極S!， S3含有催化活性金屬粒子。電極層Si和S3形成為透氣的，而電解層S2則是不透氣的，但是對氧離子還是導通的，這在圖8中已經示出。對于氣體16的輸入氣 流，此處首先是空氣——如圖3中所描述的一一氮氣N2和二氧化碳C02被偏轉，而氧離子02-穿過固體電解層S2到達陽極第一層并在邊界表面上在氧化時與作為燃料而添加的氬發生反應而生成水。這 可以作為廢氣而導出。，如圖8所示，在氧離子02-氧化時，被釋放的電子e-被通過負載 24而導向陰極層S3,在此處該反應再次進行而氧被還原。圖9是燃料電池SOFC18的功能部分的基本圖表，下面將進行說 明。借助基底12上的四個孔14而使得沉積在基底12上的薄膜隔膜 10的陽極第一層S!是可見的。金屬陽極電導體20與該層S!相連接， 其通過負載24和金屬陰極電導體22而與薄膜隔膜的不可見的陰極層 電氣導通連接。圖10中描述了微型單室燃料電池18的工作原理，其中陽極第一 層S,和陰極第三層S"皮設置在固體電解層第二層S2的同一側。在形 成組合元件時薄膜l(M皮再次設置在基底12上，并構成組合元件13。 通過微型燃料電池SOFC18工作而產生的電流經過金屬電導體20、 22 而#皮導向負載44。圖11顯示了另一個微型燃料電池SOFC18，其具有一個作為多孔 滲透性固體電解物而形成的第二層S2。該層與陽極第 一層S！和陰極第 三層S3組合而構成薄膜隔膜10，其被具有孔14或通道15的基底12 支持。如同在單室SOFC中， 一般地陽極第一層S!以及陰極第三層 S3被由空氣、燃料和廢氣的混合物環繞沖洗(umspuden)，這通過箭頭 26而示出。與氫氣一起被導入的或者代替氫氣而被導入的作為燃料的 炭氫化合物可以是液態的或者是氣態的。原則上圖12中所示的微型SOFC18對應于圖7中的那一個。唯一的基本區別在于，在陽極層Si和作為固體電解物而構成的層S2的環繞陽極那一部分之間p及在陽極層S!與基底12的之間，都設置有 保護層28。此處，其由氮化物Si3N4構成。根據圖7的進一步的變型在圖13中得到了描述。在基底12的中 間接板34(Mittelsteg)和陽極第一層Sl之間設置有加熱元件30,其由直流電源32而提供能量，其中中間連接板34把兩個通道15進行分 離以用于流體分配。加熱元件3 0可以延長至更大的范圍。圖14中薄膜10由總共13層構成，除了上述附圖所示出的層S!, S2和S3，還有層S4到S！3。在每一層S,至Sn中孔隙度是常數。不過 每一層還是顯示了逐級減小的孔隙度。這樣形成了梯度(梯度)。除了 孔隙度之外其它參數也可以形成梯度，比如化學成分和/或形態。圖15顯示了具有在基底12上的薄膜10的傳感器36的構造原理。 構成固體電解物的第二層S2，在其全部表面區域都與致密基底12相連接。在第二層S2的另一側有兩個電極^L相互分離設置， 一個是形成 第一層S!的高級金屬，此處是鉑，另一個是構成第三層S3的金屬氧 化物電極，此處是Lao.6Sro.4Cr03。對于可滲透氧離子的固體電解物，層S2，其在此處由摻雜有8% 的丫203的Zr02組成。經過電導體20, 22而測量的阻抗值被導入具有 顯示區域的測量裝置38。根據圖16的圖表,示了以納米(nm)為單位的電解層的平均粒度 K，該粒度相對于以小:時(h)為單位的時間在不同的溫度(T)下而#皮分配。基于對由CeQ.8Gdo.20!.9構成的電解層的測量的值，其借助噴霧熱解而生產，并具有亞微米范圍的層厚度。沉積之后，這種層處于不滲 透的、而部分地無定形的狀態，并完全不會破裂。在進一步的處理步 驟中，具有比率為3°C/min的層在圖16所給出的在600到1200。C之 間的溫度(T)下進行加熱，并且在相應的溫度下持續35h地等溫退火。 由Ceo.8Gdo.2Ch.9構成的電解物是比如在600。C下退火的，在時間點t ==0h時具有10士3nm的平均粒度以及31士9的vol。/()的無定形狀態比例。 在第一個12±3h內粒子成長為穩定的16土3nm粒度，之后在繼續的退 火觀察中不再發現進一步的粒子生長。該圖表(圖16)進一步地公開了， 一般地直到1100。C的溫度下，最 晚大約在12個小時之'后不會再有可測量的粒子生長。相反地，在 120(TC的溫度下，曲線在15個小時之后仍繼續上升。此處研究的氧化物陶瓷對于固體電解層來說，由于粒子生長，其在1100。C的溫度之 上不再有用。
權利要求
1.一種薄膜(10)，其包括陶瓷材料、陶瓷金屬材料的至少兩個層(S1，S2，S3...)，或者在多層(S1，S2，S3...)情況下還包括金屬材料，其特征在于，所述薄膜(10)在所有的層(S1，S2，S3...)中都具有最高約為500nm的平均粒度，其中至少兩層由不同的材料組成，并且在這些層的至少一層中，在卸壓時間(t)之后，基本上穩定的平均粒度(K)即使在升高的溫度范圍(T)內也保持不變。
2. 如權利要求1所述的薄膜(IO),其特征在于，單個所述層 (S1，S2,S3.,.)具有5nm至10000nm的、較佳地為10nm至1000nm的厚 度(Dl),以及最高約為200nm的、較佳地為5nm至100nm的平均粒 度(K)，其中所述平均粒度(K)最大為相關層厚度(cU的約50%,尤其 是約20 % 。
3. 如權利要求1或2所述的薄膜(10)，其特征在于，所述薄膜在 卸壓時間(t)5至20小時后、4交佳地為約10小時之后，在高達1100°C 的溫度(T)下具有基本上穩定的平均粒度(K)。
4. 如權利要求1至3中任意一項所述的薄膜(IO),其特征在于， 所述平均粒度(K)在所述卸壓時間(t)后是穩定的，其中，最大偏差約為 ±10%，較佳地約為±5%。
5. 如權利要求1至4中任意一項所述的薄膜(IO),其特征在于，至少一個層(S2)是離子導通的或者是離子及電子導通的，尤其是對于,一t02—離子而言。
6. 如權利要求1至5中任意一項所述的薄膜(IO),其特征在于， 導電的層(Sl,S2,S3…)具有取決于材料與溫度的、大小為0.02至10Ss/m 導電能力。
7. 如權利要求1至6中任意一項所述的薄膜(IO)，其特征在于， 相鄰層(81,82,83...)的化學成分、形態和/或孔隙度連續地增加或者減少以形成相應的梯度，而這些化學成分、形態和/或孔隙度在單個層中 都是均勻的。
8. 如權利要求1至7中任意一項所述的薄膜(IO)，其特征在于， 至少一個層(S1，S2,S3.,.)具有從X)到70Vol,。/。的孔隙度。
9. 如權利要求1至8中任意一項所述的薄膜(IO),其特征在于，其包括陽極層(S)、固體電解層(S2)以及陰極層(S3),其中，所有的層最好都是導電的。
10. 如權利要求1至9中任意一項所述的薄膜(IO),其特征在于， 至少一個層(S1,S2,S3…)由至少一種陶瓷，或者由至少一種陶瓷和至少 一種金屬組成。
11. 一種組合元件(13)，其具有如權利要求1至10中任意一項所 述的薄膜(IO)，其特征在于，其包括支持所述薄膜(10)的、基本上為平 面構造的基底(12)，其中，支持所述薄膜(10)且與其相連的基底(12)的 厚度(ds)是所述薄膜(10)的整體厚度(dD)的至少約五倍，較佳地是約十 到數百倍。
12. 如權利要求11所述的組合元件(13),其特征在于，薄膜隔膜 (10)延展至多孔區和/或所述支持基底(12)的至少一個通孔(14)或貫穿 通道(15)。
13. 如權利要求12所述的組合元件(13)，其特征在于，所述支持 基底(12)內的所述孔(14)或通道(15)的大小至少為100ni^，并且是任意的幾何形狀。
14. 如權利要求11至13中任意一項所述的組合元件(13)，其特 征在于，所述支持基底;12)形成為柔性片或者剛性板。
15. 如權利要求11至14中任意一項所述的組合元件(13)，其特 征在于，較佳地由氮化硅組成的保護層(28)設置于所述薄膜(10)和所述 基底(12)之間。
16. 如權利要求11至15中任意一項所述的組合元件(13),其特 征在于，加熱元件(30)至少設置在位于所述薄膜(10)和所述基底(12)之間連接區域的一部分上,。
17.如權利要求1!至16中任意一項所述的、并且具有如權利要求1至10中任意一項所述薄膜的組合元件(13)的應用，其應用于微型 電化設備中，尤其是固體燃料電池SOFC(18)中，傳感器(36)中，或者 用作氣體隔膜
全文摘要
本發明涉及一種由陶瓷材料、陶瓷金屬材料的至少兩層(S1，S2，S3…)組成的薄膜，或者多層(S1，S2，S3…)情況下還有金屬材料組成的薄膜(10)。薄膜(10)在所有層都具有最高大約為500nm的平均粒度，其中至少兩層由不同的材料組成。并且在這些層的至少一層中，卸壓時間之后，基本上穩定的平均粒度(K)在升高的溫度范圍內保持不變。較佳地，機械穩定性通過基本上水平構成的支持基底(12)而支持。在這種組合元件中基底(12)的厚度(d<sub>S</sub>)是薄膜(10)厚度d<sub>D</sub>的至少五倍，尤其是十到一百倍。該化合物成分(13)可以設置于微型電化設備中，尤其是固體燃料電池SOFC(18)、傳感器(36)中或者設置用作氣體分離隔膜(17)。
文檔編號H01M4/86GK101326669SQ200680046507
公開日2008年12月17日 申請日期2006年10月16日 優先權日2005年10月19日
發明者D·貝克爾, J·魯普, L·J·高克勒, P·米勒, U·穆克 申請人:瑞士聯邦蘇黎世技術大學