Новосибирские физики создали отечественные сверхчувствительные датчики для анализа токсичных газов в воздухе. В их основе — материал XXI века, графен. Сенсоры уже прошли первые испытания.
Газы аммиак, метан, диоксид азота — ключевые в промышленности и быту. Удобрения, топливо, металлургия, шахты без них не обходятся. Для человека эти газы в больших объёмах токсичны. Уловить их можно только по запаху. Современные анализаторы энергозатратны и не всегда безопасны. Новосибирские учёные предлагают альтернативу: такие устройства могут оперативнее перехватывать невидимых диверсантов.
«Особенность углеродных датчиков: они позволяют работать при комнатной температуре. То есть наш датчик может и чувствовать, и восстанавливаться при комнатной температуре. Благодаря снижению энергопотребления они будут меньше энергии тратить во время использования датчика, и поэтому будет выгоднее их использовать», — пояснила Александра Богомолова, инженер-исследователь Института теплофизики СО РАН.
Сенсор — своеобразный слоёный пирог. На кремниевую основу укладывают слой графена — тончайшую бесцветную плёнку. В Институте теплофизики СО РАН его научились делать из отечественных компонентов. Быстро и недорого.
Сердце же датчика верхний слой из сажи. На вид как в печке, на деле же — смесь различных углеродных структур. Пористая. К такой активно прилипает газ. Чтобы распознать диверсанта, к саже добавляют металлы. Цинк реагирует на аммиак, олово — на метан. Смесь ювелирно напыляют на графеновый слой.
И она начинает активно улавливать газы. На такую практически невидимую структуру напыляют электроды. Они и передают сигнал об утечке.
«Мы ищем узкие, слабые места в существующих системах и пытаемся предложить альтернативу, которая могла бы повысить некоторые характеристики. Что касается графеновых материалов, то можно сказать: материальная стоимость этого субъекта практически равна нулю. Здесь стоимость заключается в мануфактуре — в объёмах производства», — отметил Дмитрий Смовж, заведующий лабораторией Института теплофизики СО РАН.
Сердце будущего анализатора газов уже готово. Дело за малым — упаковать сверхчувствительный сенсор в электронный гаджет. Учёные уверены: использовать такие датчики можно будет не только на производстве, но и в быту. В планах у новосибирских физиков создать мультианализатор, который будет улавливать в воздухе сразу десятки различных токсинов.
