下一代傳感器使用最新一氧化碳測(cè)量方法

寂靜天花板

為一種有毒和污染性氣體，一氧化碳在空氣中的檢測(cè)一直都是一個(gè)大問(wèn)題。其主要來(lái)源于含碳物質(zhì)的不充分燃燒過(guò)程中，比如烹飪用的燃?xì)夂推汀Ｓ捎谝谎趸紵o(wú)色無(wú)味，因此很難被人察覺(jué)到。長(zhǎng)期以來(lái)，科學(xué)家們從未停止對(duì)能夠測(cè)量一氧化碳濃度的傳感器的研究。幾個(gè)月前，一個(gè)來(lái)自日本沖繩科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)(OIST)和法國(guó)圖盧茲大學(xué)的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)組找到了一種新的測(cè)量方法。

! O( u. ~8 N/ W5 Z% S集成在微型加熱膜片上的銅體和氧化銅納米細(xì)絲結(jié)構(gòu)圖
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& F$ ]- M  N5 K0 P6 e為了能夠?qū)σ谎趸歼M(jìn)行測(cè)量，研究人員選用了極其細(xì)微的氧化銅納米絲線，通過(guò)氧化銅與一氧化碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電信號(hào)，從而得到一氧化碳的濃度。
　　
據(jù)悉，這些參與反應(yīng)的納米絲線都非常細(xì)，僅相當(dāng)于人頭發(fā)的1/1000左右。而一旦使用了氧化銅細(xì)絲，有兩個(gè)不得不解決問(wèn)題擋在了小組成員的面前。一是納米絲線如何集成到可足以供人操作設(shè)備(傳感器件)中和簡(jiǎn)單大量生產(chǎn)的問(wèn)題；另一個(gè)就是如何控制傳感器件設(shè)備中納米絲線數(shù)量和位置。目前，他們的相關(guān)的研究和成果發(fā)表在《ACS Sensors》上。
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" N& y( ]6 H% K: w1 x$ F+ r1 l6 u2 j“要想得到氧化銅納米細(xì)絲，就需要對(duì)兩個(gè)相鄰銅體微型結(jié)構(gòu)進(jìn)行加熱，然后這些納米細(xì)絲就會(huì)從這一對(duì)微結(jié)構(gòu)上‘生長(zhǎng)’出來(lái)，并逐步在縫隙間延伸。”Steinhauer博士解釋說(shuō)，“我們將銅體集成在一個(gè)微型的‘電爐’上進(jìn)行加熱，這個(gè)由圖盧茲大學(xué)研發(fā)的微型加熱爐實(shí)際上是一個(gè)薄膜片，能夠在極低功耗下將溫度升高到幾百攝氏度。”
　　
得益于這個(gè)微型“電爐”，研究人員能夠在極大程度上控制納米細(xì)絲的數(shù)量和位置，并且得到細(xì)絲上關(guān)于電信號(hào)的數(shù)據(jù)。
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最終的測(cè)試結(jié)果顯示，該裝置具有令人意想不到的靈敏度，能夠探測(cè)到極低濃度下的一氧化碳。“將采用氧化銅納米細(xì)絲和微型加熱膜的一氧化碳傳感器小型化，這是發(fā)展下一代氣體傳感器的第一步。”團(tuán)隊(duì)中另一名成員Sowwan教授評(píng)論道，“與其他測(cè)量技術(shù)相比，我們所研發(fā)的這種方式不僅成本低，而且適合進(jìn)行大批量生產(chǎn)。