Российские учёные построили модель сорбционного датчика газа, использовав в качестве чувствительного элемента углеродные нанотрубки. Для этого были изучены их параметры и особенности синтеза. В будущем такие устройства могут выявлять наличие опасных веществ в воздухе. Разработка стала возможной при поддержке президентского гранта. О результатах работы можно прочитать в журнале IOP Conference Series: Materials Science and Engineering.
В наше время сенсоры используются для множества целей. Некоторые из них способны даже предупреждать террористические акты. Это стало возможным благодаря чувствительным элементам, являющимся основной частью таких устройств. К этим деталям предъявляются различные требования; так, они должны уметь стабильно работать, воспринимать как можно более широкий спектр веществ, у них должна быть предусмотрена возможность автономной работы.
В газовых датчиках обычно используются пористый кремний и металлические оксиды, однако они имеют низкую чувствительность к ряду веществ. Более эффективные датчики могут быть созданы из других материалов. И один из них – родственный кремнию углерод. В данном случае речь идёт об углеродных нанотрубках, заслуживающих популярность во всём мире. Нанотрубки представляют собой листы графена ( «двухмерного углерода»), свёрнутые в полый цилиндр. Они обладают огромной прочностью и могут поглощать большое количество газовых частиц. Однако есть у нанотрубок и недостаток: свойства материала каждый раз оказываются немного разными, поэтому каждый раз получать устройства с одними и теми же характеристиками до сих пор не удавалось.
Преодолеть этот недостаток и попытались российские специалисты. Они построили целый «лес» углеродных нанотрубок, который стал основой для высокочувствительного газового элемента. На этой конструкции изучались химические свойства нанотрубок в зависимости от особенностей их синтеза. Для этого использовались различные виды микроскопических исследований, которые позволили проследить процесс выращивания нанотрубок и свойства полученных структур.
Полученный датчик протестировали на газоизмерительном стенде лабораторного стола. Оказалось, что он обладает очень высокой чувствительностью к аргону, азоту и кислороду. Для его дегазации (восстановления) не требуется нагревание, как для существующих ныне сенсоров, восстановление может происходить даже при комнатной температуре. При этом датчик с одними и теми же свойствами можно получать многократно.
Исследователи говорят, что пока это только модель, которая нуждается в дополнительных исследованиях и доработках. Но в скором будущем такие датчики станут использовать, к примеру, в переносных установках для определения состава воздуха. В частности, они хотят «научить» сенсор распознавать сразу несколько газов и их соединений.
Химическая чувствительность в живой природе является важным свойством организма, ведь она позволяет контролировать различные процессы; с её помощью животные общаются между собой, отмечают границы участков, выбирают себе брачных партнёров, узнают о надвигающейся опасности, в том числе об изменениях погоды. Для человека эта способность тоже важна; помимо прочего, она позволить открыть новые возможности. А поскольку собственные органы чувств у человека развиты довольно слабо, нам требуются такие вот сложные датчики, разрабатываемые современной наукой.
Для сравнения можно привести такой факт: существуют рыбы, которые способны учуять четверть стакана пахучего вещества, растворённого в огромном озере (даже в небольшом море). У человека же обоняние – самое тонкое чувство, и немало людей не имеют его вовсе или имеют в очень слабой степени. Отсутствие обоняния может стоить человеку здоровья и даже жизни; поэтому не мешало бы разработать своеобразный «искусственный нос» — некий портативный прибор, реагирующий на присутствие в воздухе определённых веществ.
Гарантия
Сервис
Подбор
Госзакупки
