下一代傳感器使用最新一氧化碳測量方法

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一直都是一個大問題。其主要來源于含碳物質的不充分燃燒過程中，比如烹飪用的燃氣和汽油。由于一氧化碳無色無味，因此很難被人察覺到。長期以來，科學家們從未停止對能夠測量一氧化碳濃度的傳感器的研究。幾個月前，一個來自日本沖繩科學技術大學院大學(OIST)和法國圖盧茲大學的聯(lián)合團隊組找到了一種新的測量方法。

集成在微型加熱膜片上的銅體和氧化銅納米細絲結構圖
　　
為了能夠對一氧化碳進行測量，研究人員選用了極其細微的氧化銅納米絲線，通過氧化銅與一氧化碳發(fā)生化學反應產(chǎn)生電信號，從而得到一氧化碳的濃度。
　　
據(jù)悉，這些參與反應的納米絲線都非常細，僅相當于人頭發(fā)的1/1000左右。而一旦使用了氧化銅細絲，有兩個不得不解決問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備(傳感器件)中和簡單大量生產(chǎn)的問題；另一個就是如何控制傳感器件設備中納米絲線數(shù)量和位置。目前，他們的相關的研究和成果發(fā)表在《ACS Sensors》上。
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3 A  F  Y+ S* Z/ o. @0 R2 h“要想得到氧化銅納米細絲，就需要對兩個相鄰銅體微型結構進行加熱，然后這些納米細絲就會從這一對微結構上‘生長’出來，并逐步在縫隙間延伸。”Steinhauer博士解釋說，“我們將銅體集成在一個微型的‘電爐’上進行加熱，這個由圖盧茲大學研發(fā)的微型加熱爐實際上是一個薄膜片，能夠在極低功耗下將溫度升高到幾百攝氏度。”
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得益于這個微型“電爐”，研究人員能夠在極大程度上控制納米細絲的數(shù)量和位置，并且得到細絲上關于電信號的數(shù)據(jù)。
　　
. C& X* v% C* D2 C最終的測試結果顯示，該裝置具有令人意想不到的靈敏度，能夠探測到極低濃度下的一氧化碳。“將采用氧化銅納米細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。”團隊中另一名成員Sowwan教授評論道，“與其他測量技術相比，我們所研發(fā)的這種方式不僅成本低，而且適合進行大批量生產(chǎn)。