新的一氧化碳濃度測量方式將運(yùn)用到傳感器中

    作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(zhì)的不充分燃燒過程中，比如烹飪用的燃?xì)夂推�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(xué)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(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)(OIST)和法國圖盧茲大學(xué)的聯(lián)合團(tuán)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(xì)絲結(jié)構(gòu)圖

    為了能夠?qū)σ谎趸�碳進(jìn)行測量，研究人員選用了極其細(xì)微的氧化銅納米絲線，通過氧化銅與一氧化碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)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(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(shè)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(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。

    “要想得到氧化銅納米細(xì)絲，就需要對兩個相鄰銅體微型結(jié)構(gòu)進(jìn)行加熱，然后這些納米細(xì)絲就會從這一對微結(jié)構(gòu)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(jìn)行加熱，這個由圖盧茲大學(xué)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。”

    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(xì)絲的數(shù)量和位置，并且得到細(xì)絲上關(guān)于電信號的數(shù)據(jù)。

    最終的測試結(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)隊中另一名成員Sowwan教授評論道，“與其他測量技術(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)。<