據美國《大(dà)眾科學》網站近(jìn)日報道(dào),美國倫斯勒(lè)理工學院的科學家最新研(yán)製出了一款纖巧、便宜且能重複使用的(de)新式傳感器,其由石墨烯泡沫製成,性能遠超現在市麵上的商用(yòng)氣體(tǐ)傳感器,而且,在不遠的未來,科學家們能在此基礎上研製出更優異的炸彈探測器和環(huán)境傳感器。
新傳感器摒棄了阻(zǔ)止傳感器應用和發展的(de)諸多限(xiàn)製。最近(jìn)幾年,在操作納米結構並用其製造性能卓越的探(tàn)測器以精確追蹤空氣中的化學物質方麵,科學家們(men)已(yǐ)經取得(dé)了重大的進步,然而,他們研製出的各式各樣的傳感器,盡管從理論上而言很好,但卻並不實用。
目前傳感器的設計都非常複雜(zá),常常(cháng)依賴單個納米結構,而且,科學家(jiā)們需要對這樣的結構(gòu)進行仔細(xì)操作(zuò)以及(jí)更加(jiā)精確的分析。另外,製造出的傳感器往(wǎng)往不(bú)能(néng)重複使用,且必須在特定(dìng)的溫度或壓力下才(cái)能工作,因此,科學家們一直沒有製造出一款可靠、便宜且可以重複使用的手持傳感設備。
現在(zài),倫斯勒理工學(xué)院(yuàn)的科學家們使用石(shí)墨(mò)烯泡沫(mò)研製出了這種郵票大小的新型傳(chuán)感器。他們將石墨烯,即(jí)單層碳原子,種(zhǒng)植在泡(pào)沫鎳結構上(shàng),隨後移除泡沫鎳,留(liú)下一個類(lèi)似泡(pào)沫的石墨烯結構(gòu),其具有獨特的(de)電性,能夠用於執行傳(chuán)感任務。
當將其暴露於空氣中時(shí),空氣中(zhōng)的(de)粒子會被吸收到泡沫表麵,而且每個這樣的粒子會用不同的方式影響石墨烯泡沫,對其電阻進行微小的改動(dòng)。讓電流通過其中並且測量電阻的(de)變化,就能知道泡沫上依附的是什麽粒(lì)子。科學家(jiā)們(men)讓大約100毫安(ān)的電流通過(guò)該泡沫,結果發現,這種石墨烯(xī)泡沫能夠導致粒子解吸,也就是說,粒子自(zì)動從傳感器(qì)上剝落下來,清除這些粒子,傳感器就可以重複使用了。
科學家(jiā)們對傳感器進(jìn)行(háng)了微調,讓其來探測氨(ān)水(自製(zhì)爆炸物硝酸氨的關鍵成分),該石墨烯泡沫(mò)傳感器(qì)在5分鍾到10分鍾內就設法探測到了這種富有攻擊性的粒子,而且效率是現有市麵上最好探測器的10倍。科學家們接著用其來探測有毒氣(qì)體二氧化氮(爆炸物分解的時候也會釋放(fàng)出這種氣體),結果表明,其(qí)效率也是目前商用傳(chuán)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(shì)溫下也能很好地工作,這都(dōu)是(shì)科學家們非常心儀的(de)特質,該石墨烯泡沫傳感器可讓科學家們更快製(zhì)造出更(gèng)便宜實用的手持傳感設備來對大氣進行(háng)探測。
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