新傳感器摒棄了阻止傳感器應(yīng)用和發(fā)展的諸多限制。最近幾年,,在操作納米結(jié)構(gòu)并用其制造性能卓越的探測(cè)器以精確追蹤空氣中的化學(xué)物質(zhì)方面,,科學(xué)家們已經(jīng)取得了重大的進(jìn)步,然而,,他們研制出的各式各樣的傳感器,,盡管從理論上而言很好,但卻并不實(shí)用,。
目前傳感器的設(shè)計(jì)都非常復(fù)雜,,常常依賴單個(gè)納米結(jié)構(gòu),而且,,科學(xué)家們需要對(duì)這樣的結(jié)構(gòu)進(jìn)行仔細(xì)操作以及更加精確的分析,。另外,制造出的傳感器往往不能重復(fù)使用,,且必須在特定的溫度或壓力下才能工作,,因此,科學(xué)家們一直沒有制造出一款可靠,、便宜且可以重復(fù)使用的手持傳感設(shè)備,。
現(xiàn)在,倫斯勒理工學(xué)院的科學(xué)家們使用石墨烯泡沫研制出了這種郵票大小的新型傳感器,。他們將石墨烯,,即單層碳原子,種植在泡沫鎳結(jié)構(gòu)上,,隨后移除泡沫鎳,,留下一個(gè)類似泡沫的石墨烯結(jié)構(gòu),其具有獨(dú)特的電性,,能夠用于執(zhí)行傳感任務(wù),。
當(dāng)將其暴露于空氣中時(shí),,空氣中的粒子會(huì)被吸收到泡沫表面,而且每個(gè)這樣的粒子會(huì)用不同的方式影響石墨烯泡沫,,對(duì)其電阻進(jìn)行微小的改動(dòng),。讓電流通過(guò)其中并且測(cè)量電阻的變化,就能知道泡沫上依附的是什么粒子,�,?茖W(xué)家們讓大約100毫安的電流通過(guò)該泡沫,結(jié)果發(fā)現(xiàn),,這種石墨烯泡沫能夠?qū)е铝W咏馕�,,也就是說(shuō),粒子自動(dòng)從傳感器上剝落下來(lái),,清除這些粒子,,傳感器就可以重復(fù)使用了。
科學(xué)家們對(duì)傳感器進(jìn)行了微調(diào),,讓其來(lái)探測(cè)氨水(自制爆炸物硝酸氨的關(guān)鍵成分),,該石墨烯泡沫傳感器在5分鐘到10分鐘內(nèi)就設(shè)法探測(cè)到了這種富有攻擊性的粒子,而且效率是現(xiàn)有市面上最好探測(cè)器的10倍,�,?茖W(xué)家們接著用其來(lái)探測(cè)有毒氣體二氧化氮(爆炸物分解的時(shí)候也會(huì)釋放出這種氣體),結(jié)果表明,,其效率也是目前商用傳感器的10倍,。
石墨烯泡沫非常容易處理且操作簡(jiǎn)單,而且在室溫下也能很好地工作,,這都是科學(xué)家們非常心儀的特質(zhì),,該石墨烯泡沫傳感器可讓科學(xué)家們更快制造出更便宜實(shí)用的手持傳感設(shè)備來(lái)對(duì)大氣進(jìn)行探測(cè)。(劉霞)