En ny næselignende sensor opsnuser giftig ammoniakgas
Ingeniører i Australien har udviklet en lille ammoniakgassensor, der kunne muliggøre sikrere brintlagring og specialiseret medicinsk diagnostisk udstyr.
Den enkle, men effektive proof-of-concept sensor beskrevet i Avancerede funktionelle materialer er resultatet af samarbejde mellem forskere ved RMIT University, University of Melbourne og ARC Center of Excellence for Transformative Meta-Optical Systems (TMOS).
Udsættelse for høje niveauer af ammoniak kan føre til kroniske lungesygdomme og irreversible organskader.
Det anslås, at der produceres 235 millioner tons ammoniak globalt, men da ammoniak bliver udråbt som en af de bedste måder at opbevare brint på til rent brændstof, kan vi se meget mere af det. Pålidelig og følsom ammoniakdetektion vil være afgørende for hurtigt at opdage potentielt farlige lækager af ammoniakgas under transport af brint for at sikre sikker drift.
Men mens menneskelig eksponering for ammoniak kan være skadelig, findes gassen også i menneskelig ånde og kan tjene som en vital biomarkør til diagnosticering af mange sygdomme såsom nyre- og leverrelaterede lidelser. I betragtning af at holdets sensor kan måle små mængder ammoniak, kunne den udvikles til at registrere gassen i folks ånde for at advare lægerne om helbredsproblemer.
Sådan fungerer sensoren
Senior lederforsker Dr. Nitu Syed sagde, at sensoren indeholdt atomisk tynd gennemsigtig tindioxid, der nemt kan spore ammoniak ved meget mindre niveauer end lignende teknologier.
"Vores enhed fungerer som en elektrisk 'næse' ved effektivt at detektere selv den mindste mængde ammoniak," sagde Syed, McKenzie Research Fellow fra University of Melbourne, RMIT og TMOS. "Sensoren er også i stand til at skelne ammoniak fra andre gasser med mere selektivitet end andre teknologier."
Tilstedeværelsen af ammoniak i luften ændrer den elektriske modstand af tinoxidfilmen i sensoren:Jo højere niveauet af ammoniak er, jo større er ændringen i enhedens modstand.
Holdet udførte eksperimenter med deres sensor i et specielt designet kammer for at teste dets evne til at detektere ammoniakgas i forskellige koncentrationer (5-500 ppm) under forskellige forhold, inklusive temperatur. De testede også enhedens selektivitet af ammoniak over for andre gasser, herunder kuldioxid og metan.
Første forfatter Dr. Chung K. Nguyen fra RMIT sagde, at deres miniaturiserede sensor tilbød en sikrere og mindre besværlig måde at detektere den giftige gas på sammenlignet med eksisterende teknikker.
"Nuværende tilgange til ammoniakdetektion producerer nøjagtige målinger, men kræver dyrt laboratorieudstyr med kvalificerede teknikere, omfattende prøveudtagning og forberedelse," sagde Nguyen. "Denne proces er ofte tidskrævende og ikke bærbar på grund af størrelsen af det nødvendige udstyr. Derudover involverer fremstillingen af nutidens ammoniakdetektorer dyre og komplicerede processer til at forberede følsomme lag til sensorfremstilling."
Holdets nye sensor kan øjeblikkeligt skelne mellem sikre og farlige niveauer af ammoniak i miljøet, sagde Nguyen.
"Den reproducerbare aflejring af tinoxid giver også mulighed for omkostningseffektiv masseproduktion af sensorenheder," bemærkede han.
Sådan er sensoren lavet
Co-senior ledende forsker Dr. Ylias Sabri, fra RMIT's School of Engineering, sagde, at holdet brugte en billig og skalerbar teknik til at afsætte supertynd tindioxid på et basismateriale - selv på et fleksibelt materiale, et resultat, som andre tilgange stødte på. udfordringer med at opnå.
"Vi høster direkte en tinoxidfilm fra overfladen af smeltet tin ved 280 grader Celsius. Filmen er 50.000 gange tyndere end papir," sagde Sabri. "Vores tilgang kræver kun et enkelt syntesetrin uden brug af giftige opløsningsmidler, vakuum eller omfangsrige og dyre instrumenter."
Holdet er ivrige efter at samarbejde med industripartnere for at videreudvikle og prototype sensoren for at demonstrere dens højtydende sensoregenskaber, idet de siger:"Fremstillingsmetoden stemmer godt overens med eksisterende siliciumindustriens fremstillingsprocesser, hvilket gør den velegnet til masseproduktion."
Flere oplysninger: Chung Kim Nguyen et al., Instant-in-Air Liquid Metal Printed Ultratynd Tin Oxide til højtydende ammoniaksensorer, Avancerede funktionelle materialer (2023). DOI:10.1002/adfm.202309342
Leveret af RMIT University
Varme artikler
-
Forskere skubber mikroskopi til sub-molekylær opløsningAt være i stand til at se den indre funktion af de grundlæggende enheder i alt stof er virkelig fantastisk, og det er et af hovedmålene, vi har forfulgt hos CaSTL i mere end et årti, ” siger studie me -
Kemikaliefri, billige afgrødeopbevaringsposer, der bevarer mad længere, nu kommercielt tilgængeli…Purdue Improved Crop Storage-poser åbnes under en ceremoni i Pala, Tchad. De hermetiske kornopbevaringsposer har givet landmænd i Afrika mulighed for sikkert at opbevare deres korn, så de kan sælge de -
Forskere undersøger makrocykliske peptider som nye lægemiddelskabelonerNogle af disse molekyler kan krydse cellemembranen og kan åbne døre for nye lægemidler til i øjeblikket ubehandlede sygdomme. Kredit:Gwangju Institute of Science and Technology Takket være vores f -
En mere effektiv, sikrere alternativ til at skaffe kobber via bakterierKredit:Pixabay/CC0 Public Domain Kobber er stadig et af de mest allestedsnærværende metaller i hverdagen. Som en leder af varme og elektricitet, det bruges i ledninger, tagdækning og VVS, samt en
- Forskere opdager en overflod af plastik opbygget i havisen, der er indsamlet i Nordvestpassagen i Ar…
- Hvordan mitokondriel dysfunktion fører til for tidlig aldring og sygdom
- Kulstofmærkning kan reducere drivhusgasser, selvom det ikke ændrer forbrugernes adfærd
- Oversvømmelser, hårdt hav dræber 18 i Vietnam som frisk storm på vej
- Shelly formet til at blive pænt klappet ikke udstanset
- Racialiserede elevers præstationskløfter er en rød advarsel