Forskere udvikler luftkvalitetssensor, der kan redde liv for babyer og astmapatienter

Forskere ved University of Sussex har samarbejdet med et Oxford -firma, M-SOLV, og et team af forskere fra hele Europa for at udvikle et meget følsomt og præcist nitrogendioxid (NO ₂ ) sensor med livreddende potentiale i hjemmet, offentlige og industrielle rammer. Et stort luftforurenende stof, der stammer fra forbrændingsmotorer og industrielle processer, langvarig eksponering for NO ₂ kan forårsage åndedrætsbesvær, som kan være særlig alvorlig og endda livstruende for babyer og astmapatienter.

Gassensoren kunne, for første gang, give nøjagtige aflæsninger af NEJ ₂ niveauer i det lokale miljø i en overkommelig og bærbar Internet-of-Things-enhed, som kunne synkroniseres med smartphones og applikationer.

EU -regler tillader en tærskel på 20 dele pr. Milliard (ppb) NO ₂ i luften, der ikke skal overskrides mere end 18 gange om året. Imidlertid, alene i London, det månedlige gennemsnit er regelmæssigt over dette. Overvågning af luftkvaliteten for at forhindre en sådan eksponering ved ppb -niveauer er i øjeblikket kun mulig med uhåndterlig, dyrt udstyr og er derfor ikke bredt implementeret.

Den udfordring forskerne stod over for, derfor, skulle oprette en enhed, der var følsom og præcis nok til at detektere under 20 dele pr. milliard NO ₂ i luften, men som også ville fungere i virkelige situationer, og det ville være bekvemt og overkommeligt nok til at have potentiale til udbredt brug.

Deres gennembrud kom, da de udviklede et NEJ ₂ registreringslag baseret på en laser deponeret carbon airgel (LDCA), som de fandt at have enestående selektivitet over for NO ₂ over andre almindelige luftforurenende stoffer, gør det unikt blandt carbon nanomaterialer.

Brug en billig, skalerbar et-trins laserproces, den tynde, porøs og godt vedhæftet film af LDCA deponeres derefter på elektroder, der kan opbevares i en række apparatstrukturer til kontinuerlig luftovervågning. Sensoren er så følsom, at den kan registrere tæt på 10 dele pr. Milliard NO ₂ på under 15 minutter, og afgørende, kan fungere ved stuetemperatur - selv fungerer godt under fugtige forhold, et problematisk miljø for mange andre sensorer.

Professor Alan Dalton, der står i spidsen for Materials Physics -gruppen ved University of Sussex siger:"Som kondens på en vinduesrude, nanomaterialer såsom det kulstof, vi har brugt i denne udvikling, næsten altid har overfladevand. Normalt, dette er en virkelig dårlig ting, da det forstyrrer teknologien, men i dette tilfælde, vi har været i stand til at bruge dette lag vand til vores fordel til selektivt at opløse NO ₂ i stedet for andre flygtige stoffer, der normalt findes under omgivelsesbetingelser. Som fysiker, det er virkelig spændende, da det er det, der giver vores sensor en så høj følsomhed over for NO ₂ under virkelige forhold, sikre, at vi undgår falsk positive aflæsninger. Som far, en af ​​de ting, der har motiveret mig til at fortsætte denne udvikling, var at høre om indflydelsen af ​​farlige NO -niveauer ₂ i luften - noget som vi ser regelmæssigt i vores storbyer - om spædbarnssygdom. Det er ikke en nyhed, at bymiljøer oplever store forureningsniveauer, men uden udbredt og præcis luftkvalitetsovervågning er de fleste af os i mørket om, hvor skadelig luften i vores lokalområde virkelig kan være for os selv og vores børn. "

Potentielle applikationer til sensoren kan omfatte:som en sikkerhedsindretning til overvågning af luftkvaliteten i et barns soveværelse; at hjælpe med at informere de bedste vandre- eller cykelruter og tidspunkter på dagen for at undgå høje forureningsniveauer og endda af ejendomsmæglere til at give potentielle huskøbere oplysninger om nitrogendioxidniveauerne i et hjem og område. Forskerne håber, at teknologien vil blive brugt af råd til at spore forureningsniveauer i bymiljøer og industri.

Peter Lynch, en postdoktor ved University of Sussex, der spillede en central rolle i sensorudviklingen, siger, "Som et team af forskere fra hele Europa, et af vores fælles mål var at udvikle en sensor, der ikke kun ville fungere fantastisk uden for laboratoriet, men det ville også være overkommeligt nok til at være tilgængeligt for din gennemsnitlige husstand, sikre, at flere af os har adgang til oplysninger om luftkvalitet i vores lokalområde og time for time. Udover at hjælpe enkeltpersoner med at træffe informerede valg, vores håb er, at disse data også kan indgå i en national - endda på verdensplan - forureningsovervågningsdatabase, for at påvirke luftkvaliteten positivt. "

Adam Brunton, direktør for forretningsudvikling hos M-SOLV, der fremstiller NO ₂ registreringsenhed, sagde, "En god ting ved denne sensor er, at den er fremstillet ved hjælp af velkendt udstyr og materialer, som vi allerede har i vores Large Area Electronics Manufacturing Clean room her i Oxford. Det betyder, at den er kompatibel med standard smartphone -fremstillingsteknikker og let kan integreres med elektronik, trådløs kommunikation, mobilnetværk, etc. At få fjernadgang til data fra en individuel enhed eller et stort netværk af disse sensorer er derfor en ganske enkel proces. "