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澳大利亚研究人员开发出一种光激活的氢气传感器


作者:本站收录 来源:科技报告与资讯 2020-12-04 09:00:45 填写您的邮件地址,订阅我们的精彩内容:

摘要:受蝴蝶翅膀表面的启发,研究人员开发出一种光激活的氢气传感器,在室温下能产生超精确的结果。

关键词:氢气传感器[1篇]  

受蝴蝶翅膀表面的启发,研究人员开发出一种光激活的氢气传感器,在室温下能产生超精确的结果。该技术可以在氢气泄漏造成安全隐患之前就检测到氢气泄漏,并且可以测量人们呼吸中的微量气体,用于诊断肠道疾病。

商用氢气传感器只能在150℃或更高的温度下工作,澳大利亚墨尔本RMIT大学的研究人员开发的原型是以光为动力,不是以热为动力。该传感器基于模仿蝴蝶翅膀表面的凹凸微结构,在《ACS Sensors》杂志上发表的一项新研究中详细介绍了该传感器。



联合首席研究员Ylias Sabri博士说:"该原型是可扩展的,具有成本效益的,并提供了目前市场上任何氢传感器都无法匹配的功能。有些传感器可以测量微小的量,有些传感器可以检测更大的浓度,但它们都需要大量的热才能工作。我们的氢气传感器不仅可以在室温下做到这一切,并且可以在全范围内进行检测。"

该传感器可以检测氢气的浓度,从最小的百万分之十分子(用于医疗诊断)到百万分之四(该气体成为潜在爆炸性气体的水平)。联合首席研究员Ahmad Kandjani博士表示,宽的检测范围使其既能用于医疗,又能在新兴的氢经济中提升安全性。



新传感器的创新核心是由被称为光子或胶体晶体的微小球体组成。这些中空的形状,类似于蝴蝶翅膀表面的微小凸起,是高度有序的结构,对光的吸收效率极高。这种效率意味着新的传感器可以从一束光而不是从热能中汲取工作所需的全部能量。

博士研究员和第一作者Ebtsam Alenezy说:"与通常在150℃至400℃下工作的商业氢传感器相比,这种室温传感器的运行更安全、更便宜。光子晶体使我们的传感器能够被光激活,它们还提供了结构的一致性,这对可靠的气体传感至关重要。"



光子晶体发达的制造工艺也意味着该技术很容易扩展到工业水平,因为可以一次快速生产数百个传感器。为了制造传感器,电子芯片先覆盖一层薄薄的光子晶体,然后再覆盖一层钛钯复合材料。当氢气与芯片相互作用时,气体会转化为水。这个过程会产生电子电流,通过测量电流的大小,传感器可以准确地知道氢气的含量。

与许多商业传感器在氧化氮存在的情况下较难检测不同,新技术具有高度的选择性,它可以准确地将氢气与其他气体隔离开来。

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