سنسور هیدروژن جدید الهام گرفته از پروانه از نور استفاده می کند


محقق دکترا Ebtsam Alenezy نمونه اولیه سنسور هیدروژن فعال شده با نور را در اختیار دارد که می تواند نتایج بسیار دقیق در دمای اتاق ارائه دهد. اعتبار: دانشگاه RMIT

محققان با الهام از سطح بال های پروانه ، سنسور هیدروژن فعال شده با نور را ایجاد کرده اند که نتایج بسیار دقیق در دمای اتاق می دهد.

این فناوری می تواند نشت هیدروژن را مدتها قبل از ایجاد خطر ایمنی تشخیص دهد و می تواند مقادیر کمی گاز در نفس افراد را برای تشخیص اختلالات روده اندازه گیری کند.

سنسورهای تجاری هیدروژن فقط در دمای 150 درجه سانتیگراد یا بالاتر کار می کنند ، اما نمونه اولیه که توسط محققان دانشگاه RMIT در ملبورن استرالیا تولید شده است ، به جای گرما از نور استفاده می شود.

سنسور مبتنی بر ریزساختارهای ناهموار که از سطح بالهای پروانه تقلید می کنند ، در یک مطالعه جدید منتشر شده در ژورنال با جزئیات شرح داده شده است سنسورهای ACS.

دکتر همیار سرپرست ، دکتر یلیاس صبری گفت که نمونه اولیه مقیاس پذیر ، مقرون به صرفه بوده و مجموعه کاملی از ویژگی ها را ارائه می دهد که با هیچ سنسور هیدروژن موجود در بازار قابل مقایسه نیست.

صبری گفت: “برخی از سنسورها می توانند مقادیر کم را اندازه گیری کنند ، برخی دیگر می توانند غلظت های بالاتر را تشخیص دهند ؛ همه آنها برای کار به گرمای زیادی نیاز دارند.”

“سنسور هیدروژن ما می تواند هر کاری انجام دهد – این حساس ، انتخابی است ، در دمای اتاق کار می کند و می تواند در یک سطح کامل تشخیص دهد.”

این سنسور می تواند هیدروژن را در غلظت های مختلف از 10 قسمت در میلیون مولکول (برای تشخیص پزشکی) تا 40،000 قسمت در میلیون (سطحی که گاز به طور بالقوه قابل انفجار است) تشخیص دهد.

محقق مشترک دکتر احمد کنجانی گفت: طیف گسترده ای از تشخیص ، آن را برای استفاده پزشکی و افزایش ایمنی در اقتصاد نوظهور هیدروژن ایده آل می کند.

سنسور هیدروژن جدید الهام گرفته از پروانه از نور استفاده می کند

این سنسور با یک تراشه الکترونیکی ساخته شده است که با یک لایه نازک از بلورهای فوتونیک و سپس یک کامپوزیت پالادیوم تیتانیوم پوشانده شده است. اعتبار: دانشگاه RMIT

وی گفت: “هیدروژن ممکن است سوخت آینده باشد ، اما ما می دانیم که نگرانی های ایمنی می تواند اعتماد عمومی به این منبع انرژی تجدیدپذیر را تحت تأثیر قرار دهد.”

“با ارائه فن آوری حسگر دقیق و قابل اعتماد که می تواند کوچکترین نشتی را مدتها قبل از خطرناک تشخیص دهد ، امیدواریم در توسعه اقتصاد هیدروژن که می تواند منابع انرژی را در سراسر جهان دگرگون کند ، کمک کنیم.”

پروانه ها: نحوه کار سنسور

هسته ابتکاری سنسور جدید شامل کره های کوچکی است که به بلورهای فوتونی یا کلوئیدی معروف هستند.

این اشکال توخالی ، شبیه برجستگی های کوچکی که در سطح بال های پروانه دیده می شود ، ساختارهایی کاملا مرتب هستند که در جذب نور بسیار م extremelyثر هستند.

این کارایی به این معنی است که سنسور جدید می تواند تمام انرژی مورد نیاز برای کار را از یک پرتو نور و نه گرما جذب کند.

دکترا محقق و نویسنده اول Ebtsam Alenezy گفت که سنسور دمای اتاق ایمن تر و ارزان تر از سنسورهای تجاری هیدروژن است که به طور معمول در دمای 150 تا 400 درجه سانتیگراد کار می کنند.

وی گفت: “بلورهای فوتونی اجازه می دهد سنسور ما توسط نور فعال شود و همچنین سازگاری ساختاری دارد که برای تشخیص قابل اعتماد گاز بسیار مهم است.”

“داشتن یک ساختار ثابت ، کیفیت ثابت تولید و نتایج سازگار بسیار حیاتی است – و این همان چیزی است که طبیعت از طریق این فرم های الهام گرفته از زیست به ما داده است.

سنسور هیدروژن جدید الهام گرفته از پروانه از نور استفاده می کند

این کره های توخالی کوچک ، معروف به کریستال های فوتونی ، با الهام از سطح ناهموار بال های پروانه ، هسته ابتکاری سنسور جدید هیدروژن هستند. تصویر 40000 بار بزرگنمایی می شود. اعتبار: دانشگاه RMIT

“یک فرآیند تولید کریستال فوتونیک به خوبی توسعه یافته به این معنی است که فناوری ما به راحتی در سطوح صنعتی قابل توسعه است ، زیرا صدها حسگر می توانند به طور هم زمان تولید شوند.”

برای ساخت سنسور ، ابتدا یک تراشه الکترونیکی با لایه نازکی از بلورهای فوتونیک و سپس با ترکیبی از تیتانیوم پالادیوم پوشانده می شود.

وقتی هیدروژن با تراشه برهم کنش می کند ، گاز به آب تبدیل می شود. این فرآیند یک جریان الکترون ایجاد می کند و با اندازه گیری میزان جریان سنسور می تواند دقیقاً میزان هیدروژن را تعیین کند.

برخلاف بسیاری از حسگرهای تجاری که با وجود اکسید نیتریک مبارزه می کنند ، این فناوری بسیار انتخابی است ، بنابراین می تواند هیدروژن را از سایر گازها با دقت جدا کند.

برنامه های پزشکی

با افزایش سطح هیدروژن شناخته شده در ارتباط با اختلالات دستگاه گوارش ، این فناوری پتانسیل زیادی برای استفاده در تشخیص و نظارت پزشکی دارد.

در حال حاضر ، روش استاندارد تشخیصی از طریق نمونه های تنفسی است که به آزمایشگاه های فرآوری ارسال می شود.

صبری گفت که تراشه جدید می تواند در یک دستگاه دستی ادغام شود تا نتایج فوری را ارائه دهد.

وی گفت: “در شرایط روده ای ، تفاوت بین سطح هیدروژن سالم و سطح ناسالم کم است – فقط 10 قسمت در میلیون ، اما سنسور ما می تواند چنین اختلافات جزئی را به طور دقیق اندازه گیری کند.”

درخواست ثبت اختراع موقت برای این فناوری ثبت شده است و تیم تحقیقاتی امیدوار است با همکاری سازندگان سنسورهای هیدروژن ، پیل های سوختی ، باتری ها یا شرکت های تشخیص پزشکی بتواند سنسور را تجاری کند.


سنسور هیدروژن که در دمای اتاق کار می کند


اطلاعات بیشتر:
Ebtsam K. Alenezy و همکاران ، سنسور هیدروژن کم دما: عملکرد بهبود یافته توسط کریستال های کلوئیدی TiO2 تزئین شده با Pd فعال می شود ، سنسورهای ACS (2020) DOI: 10.1021 / acssensors.0c01387

تهیه شده توسط دانشگاه RMIT

نقل قول: سنسور هیدروژن جدید الهام گرفته از پروانه توسط نور (2020 ، 2 دسامبر) تأمین می شود که در تاریخ 2 دسامبر سال 2020 از https://phys.org/news/2020-12-butterfly-inspired- Hydrogen- استخراج شده است با حسگر. html

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هر معامله عادلانه ای به منظور معاینه خصوصی یا تحقیق ، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تولید نیست. این محتوا فقط برای اطلاع رسانی ارائه شده است.




منبع: moshaverh-news.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*