Ett exempel på en flexibel gassensor som bärs över en knoge. Kredit:Cheng Lab, Penn State
En töjbar, bärbar gassensor för miljöavkänning har utvecklats och testats av forskare vid Penn State, Northeastern University och fem universitet i Kina.
Sensorn kombinerar ett nyutvecklat laserinducerat grafenskummaterial med en unik form av molybdendisulfid och nanokompositer med reducerad grafenoxid. Forskarna var intresserade av att se hur olika morfologier, eller former, av de gaskänsliga nanokompositerna påverkar materialets känslighet för att detektera kvävedioxidmolekyler i mycket låg koncentration. För att ändra morfologin, de packade en behållare med mycket finmalda saltkristaller.
Kvävedioxid är en skadlig gas som släpps ut av fordon som kan irritera lungorna vid låga koncentrationer och leda till sjukdom och död vid höga koncentrationer.
När forskarna lade till molybdendisulfid och reducerade grafenoxidprekursorer till kapseln, nanokompositerna bildade strukturer i de små utrymmena mellan saltkristallerna. De provade detta med en mängd olika saltstorlekar och testade känsligheten på konventionella interdigiterade elektroder, samt den nyutvecklade laserinducerade grafenplattformen. När saltet avlägsnades genom att lösas i vatten, forskarna fastställde att de minsta saltkristallerna möjliggjorde den känsligaste sensorn.
En flexibel gassensor för skadliga gaser. Kredit:Cheng Lab, Penn State
"Vi har gjort testerna till 1 del per miljon och lägre koncentrationer, som kan vara 10 gånger bättre än konventionell design, " säger Huanyu Larry Cheng, biträdande professor i ingenjörsvetenskap och mekanik och materialvetenskap och teknik. "Detta är en ganska blygsam komplexitet jämfört med den bästa konventionella tekniken som kräver högupplöst litografi i ett renrum."
Ning Yi och Han Li, doktorander vid Penn State och medförfattare på tidningen i Material idag Fysik , Lagt till, "Artikeln undersökte avkänningsprestandan hos den reducerade grafenoxid/molydisulfidkompositen. Ännu viktigare, vi hittar ett sätt att förbättra känsligheten och signal-brusförhållandet hos gassensorn genom att kontrollera kompositmaterialets morfologi och konfigurationen av sensortestplattformen. Vi tror att den töjbara kvävedioxidgassensorn kan hitta tillämpningar inom miljöövervakning i realtid eller inom hälsovårdsindustrin."
