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        科學家開發出新型氣凝膠傳感器,可檢測十億分之八濃度甲醛

        發布時間:2024-03-08 瀏覽:900 次

        2024年2月10日消息,研究人員開發了一種由“冷凍煙霧("frozen smoke)”制成的傳感器,利用AI技術實時檢測濃度低至十億分之八的甲醛,遠遠超出了大多數室內空氣質量傳感器的靈敏度。

        劍橋大學的研究人員開發了這一新型傳感器,采用氣凝膠多孔材料制成。通過精確設計氣凝膠孔的形狀,傳感器能夠在室溫下檢測甲醛濃度,研究成果發表在《Science Advances》雜志上。

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        劍橋石墨烯研究所的 Tawfique Hasan 教授表示:“甲醛等揮發性有機化合物即使在低濃度下,長時間接觸也會導致嚴重的健康問題,但目前的傳感器不具備這樣的靈敏度?!?/span>

        該論文的第一作者Zhuo Chen補充道:“我們希望開發一種體積小、功耗低、可以選擇性檢測低濃度甲醛的傳感器?!?/span>

        該傳感器基于氣凝膠技術,氣凝膠超輕材料有時被稱為“液體煙霧”,因為按體積計算,它們的99%以上是空氣,氣凝膠的開放結構使氣體能夠輕松地進出。通過精確設計孔的形狀或形態,氣凝膠可以充當高效的傳感器。

        劍橋研究人員與華威大學合作,優化了氣凝膠的成分和結構,以提高其對甲醛的敏感性,使它們成為大約人類頭發寬度三倍的細絲。

        接著,研究人員對由石墨烯制成的糊劑進行了3D打印,然后將石墨烯糊劑冷凍干燥,從而在最終的氣凝膠結構中形成孔洞。氣凝膠還包含被稱為量子點(quantum dots)的微小半導體。

        論文介紹稱,該傳感器可在室溫下對甲醛進行高靈敏度和實時識別。通過優化印刷結構的形態和摻雜,傳感器僅消耗約130微瓦的功率,就實現了百萬分之一甲醛的15.23%的創紀錄高穩定響應和十億分之8.02的超低濃度檢測。在測量的動態響應快照的基礎上,研究人員還開發了智能計算算法,以實現穩健而準確的實時檢測。

        華威大學的團隊正在開發一種低成本的多傳感器平臺,該平臺將整合這些新型氣凝膠材料,并與AI算法相結合,檢測不同的揮發性有機化合物。


        來源:IT之家



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