研究人员发明了一种新型的高精度氢传感器

科学家发现,蝴蝶翅膀上的五颜六色的颜色通常是由颜料色,结构色和某些混合色形成的。

结构色是一种由机翼鳞片的特殊结构形成的光学现象。

它的光子纳米结构可以引起外部光的不同折射,干涉和衍射,然后反射特殊光频率的部分光以产生明亮的金属光泽。

根据Mymes Consulting的一份报告,来自澳大利亚皇家墨尔本理工学院的一组研究人员受此启发,并发明了一种新型的高精度氢传感器。

该传感器可以在室温下工作,有望用于氢燃料工业存储和其他领域。

这项研究也有望促进无创医学诊断新技术的发展。

该传感器由沉积在芯片表面的微小空心球制成。

球之间的最大间隙约为2微米。

氢能作为一种有前途的可再生清洁能源,已在全世界引起广泛关注并为人们所使用。

大型基础设施可存储越来越多的氢气。

但是,由于这种气体极易燃烧,因此需要高精度传感器来检测空气中泄漏的痕量氢。

当金属氧化物层与氢相互作用时,当前的商用氢传感器通过电阻的变化来检测氢气。

但是,这种氢传感器通常需要超过150°C的温度才能工作,并且它们对其他类型的气体也非常敏感,这限制了它们的工业应用。

中空TiO2微壳结构的SEM图像RMIT大学的Sabri和Kandjani的研究团队采用了更为复杂的方案,该方案放弃了加热条件,并使用了光辅助检测氢气。

它们的灵感来自于一些蝴蝶的翅膀上有序排列的小凸起图案,这对翅膀吸收光线非常有帮助。

为了模仿这种结构,研究人员设计了一个光子晶体纳米结构,制造了中空的TiO2纳米球晶格,并将其沉积在电子芯片上。

然后,他们在设备上涂覆了一层钛-钯复合材料,以增强其灵敏度。

当低温氢传感器被光激发时,传感器的表面将引起氢和氧反应生成水。

水会改变传感器的电阻,从而实现空气中氢含量的准确测量。

该传感器的独特优势在于它可以在室温下工作,并且测量浓度范围涵盖10〜40,000 ppm。

当氢的浓度太高而有爆炸的危险时,它会及时发出警报。

此外,该传感器可以以超过93%的选择性区分氢气和其他气体。

该传感器采用成熟工艺制造,因此该团队有信心实现批量生产,以将其扩展到氢燃料电池等广泛的应用领域。

另外,通过检测胃肠道疾病患者的呼吸中产生的氢气,可以实现非侵入性的诊断和监测。

因此,该传感器还具有出色的检测痕量氢的能力,因此也可以用于非侵入性医学诊断应用中。