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美研制石墨烯海綿傳感器 有助于造炸彈探測器

美國倫斯勒理工學院的科學家最新研制出了一款纖巧、便宜且能重複使用的新式傳感器,其由石墨烯泡沫制成,性能遠超現在市面上的商用氣體傳感器,而且,在不遠的未來,科學家們能在此基礎上研制出更優異的炸彈探測器和環境傳感器。

新傳感器摒棄了阻止傳感器應用和發展的諸多限制。最近幾年,在操作納米結構并用其制造性能卓越的探測器以精确追蹤空氣中的化學物質方面,科學家們已經取得了重大的進步,然而,他們研制出的各式各樣的傳感器,盡管從理論上而言很好,但卻并不實用。

目前傳感器的設計都非常複雜,常常依賴單個納米結構,而且,科學家們需要對這樣的結構進行仔細操作以及更加精确的分析。另外,制造出的傳感器往往不能重複使用,且必須在特定的溫度或壓力下才能工作,因此,科學家們一直沒有制造出一款可靠、便宜且可以重複使用的手持傳感設備。

現在,倫斯勒理工學院的科學家們使用石墨烯泡沫研制出了這種郵票大小的新型傳感器。他們将石墨烯,即單層碳原子,種植在泡沫鎳結構上,随後移除泡沫鎳,留下一個類似泡沫的石墨烯結構,其具有獨特的電性,能夠用于執行傳感任務。

當将其暴露于空氣中時,空氣中的粒子會被吸收到泡沫表面,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。讓電流通過其中并且測量電阻的變化,就能知道泡沫上依附的是什麼粒子。科學家們讓大約100毫安的電流通過該泡沫,結果發現,這種石墨烯泡沫能夠導緻粒子解吸,也就是說,粒子自動從傳感器上剝落下來,清除這些粒子,傳感器就可以重複使用了。

科學家們對傳感器進行了微調,讓其來探測氨水(自制爆炸物硝酸氨的關鍵成分),該石墨烯泡沫傳感器在5分鐘到10分鐘内就設法探測到了這種富有攻擊性的粒子,而且效率是現有市面上最好探測器的10倍。科學家們接着用其來探測有毒氣體二氧化氮(爆炸物分解的時候也會釋放出這種氣體),結果表明,其效率也是目前商用傳感器的10倍。

石墨烯泡沫非常容易處理且操作簡單,而且在室溫下也能很好地工作,這都是科學家們非常心儀的特質,該石墨烯泡沫傳感器可讓科學家們更快制造出更便宜實用的手持傳感設備來對大氣進行探測。

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