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據(jù)美國《大眾科學(xué)》網(wǎng)站近日報(bào)道，美國倫斯勒理工學(xué)院的科學(xué)家最新研制出了一款纖巧、便宜且能重復(fù)使用的新式傳感器，其由石墨烯泡沫制成，性能遠(yuǎn)超現(xiàn)在市面上的商用氣體傳感器，而且，在不遠(yuǎn)的未來，科學(xué)家們能在此基礎(chǔ)上研制出更優(yōu)異的炸彈探測器和環(huán)境傳感器。 新傳感器摒棄了阻止傳感器應(yīng)用和發(fā)展的諸多限制。最近幾年，在操作納米結(jié)構(gòu)并用其制造性能卓越的探測器以精確追蹤空氣中的化學(xué)物質(zhì)方面，科學(xué)家們已經(jīng)取得了重大的進(jìn)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(shí)用。 目前傳感器的設(shè)計(jì)都非常復(fù)雜，常常依賴單個(gè)納米結(jié)構(gòu)，而且，科學(xué)家們需要對這樣的結(jié)構(gòu)進(jìn)行仔細(xì)操作以及更加精確的分析。另外，制造出的傳感器往往不能重復(fù)使用，且必須在特定的溫度或壓力下才能工作，因此，科學(xué)家們一直沒有制造出一款可靠、便宜且可以重復(fù)使用的手持傳感設(shè)備。 現(xiàn)在，倫斯勒理工學(xué)院的科學(xué)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。他們將石墨烯，即單層碳原子，種植在泡沫鎳結(jié)構(gòu)上，隨后移除泡沫鎳，留下一個(gè)類似泡沫的石墨烯結(jié)構(gòu)，其具有獨(dú)特的電性，能夠用于執(zhí)行傳感任務(wù)。 當(dāng)將其暴露于空氣中時(shí)，空氣中的粒子會(huì)被吸收到泡沫表面，而且每個(gè)這樣的粒子會(huì)用不同的方式影響石墨烯泡沫，對其電阻進(jìn)行微小的改動(dòng)。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么粒子。科學(xué)家們讓大約100毫安的電流通過該泡沫，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這種石墨烯泡沫能夠?qū)е铝Ｗ咏馕簿褪钦f，粒子自動(dòng)從傳感器上剝落下來，清除這些粒子，傳感器就可以重復(fù)使用了。 科學(xué)家們對傳感器進(jìn)行了微調(diào)，讓其來探測氨水（自制爆炸物硝酸氨的關(guān)鍵成分），該石墨烯泡沫傳感器在5分鐘到10分鐘內(nèi)就設(shè)法探測到了這種富有攻擊性的粒子，而且效率是現(xiàn)有市面上最好探測器的10倍。科學(xué)家們接著用其來探測有毒氣體二氧化氮（爆炸物分解的時(shí)候也會(huì)釋放出這種氣體），結(jié)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(xué)家們非常心儀的特質(zhì)，該石墨烯泡沫傳感器可讓科學(xué)家們更快制造出更便宜實(shí)用的手持傳感設(shè)備來對大氣進(jìn)行探測。 |
