具有自我清潔功能的新(xīn)型傳感器問世 (2005-04-14)
發布時間:2007-12-04
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據最新(xīn)一期的《材料研究和傳感器通訊》雜誌報道,美國賓夕法尼(ní)亞(yà)州(zhōu)立大學研發(fā)出一種具有自我清潔功能的新型傳感器???二氧化鈦納米管氫(qīng)傳感器。
研究表明,盡管二氧化鈦納米管氫傳感器屬氣敏傳感器,但卻有著光敏性較其他形式的二氧化鈦材料(liào)高100倍的特性(xìng)。隻要將其暴露在紫外線下,吸附在二氧化鈦納米管氫傳感器上的汙染物質就能輕而(ér)易舉地被有效清除掉。因此,在實際使(shǐ)用中,這種傳感器能夠靠(kào)自己的能耐使自己清潔如故、性能如初,並(bìng)保持原有的探測靈敏度。
氫傳感器廣泛應用於化工、石油和半導體工業,也常被用作診斷工具,用來監測某些種類的細菌感(gǎn)染。在日常生活中(zhōng),氫傳感器同樣大有用武之地。比如,麵包店可以利用氫傳感器(qì)幫助麵包師監測氫濃度和烤箱溫度,確定麵包出爐的時間;氫傳感器更是燃料電池汽車忠實的安全衛士(shì),用(yòng)於監測這種汽車的燃燒係統的氫泄漏。對於燃料電池汽車來(lái)講,如果氫泄漏(lòu)達到(dào)4%,就會引發爆炸。
然而,常規(guī)氫傳感器的保潔問題頗令人(rén)頭疼。在(zài)使用氫傳感器的各(gè)種場合,比如在石化廠,氫傳感器經常變得很髒,監測功能也因此大打(dǎ)折(shé)扣。賓夕法尼亞州立大學科研人員的這項(xiàng)研究,其目標就是讓氫傳感器升級換代,徹底解決這種傳感器的保潔問題。
為了驗證這種覆蓋有鈀的二氧化鈦納米管氫傳感器的自潔(jié)功能,他(tā)們對其實施煙熏、油染,極盡“虐待”之事。他們把(bǎ)傳感器浸泡在不同機油裏,觀察它們(men)能否最終拒“腐蝕”、永不沾,還用各種物質包括硬脂酸、香煙煙霧以(yǐ)及各種油脂進行“圍困”,但隻要將其暴露在紫外線下,1小時(shí)後,這種傳感器就能自我清除大部分油脂,10小時後,這些傳感器就幾乎嶄新如初,因汙染而大(dà)大降低(dī)的氫靈敏性完(wán)全恢複。
氣敏傳感器的自潔功能非常有用。現實環境中,它們常常會被(bèi)各種物質,包括揮發性有機物氣體、碳(tàn)黑和油類揮發物質以及塵土和花粉所汙染,而二(èr)氧化鈦納米管獨特的光敏性卻能夠使附著(zhe)在傳感器(qì)上的汙染(rǎn)物質發生光化學反應,氧化汙(wū)染物質,自己清潔自己,從(cóng)而延(yán)長傳感器的使用壽命,提高傳感器的靈(líng)敏度,將傳感器的錯(cuò)誤減到最低程度。
當然,好不容易才開發出這種新型(xíng)傳感器材料,研(yán)究人(rén)員可(kě)不想讓它一枝獨秀。二氧化鈦納米管在氣敏傳感器領域的應用範圍極廣,不僅局限於監測氫含量,隻要給(gěi)二氧化鈦(tài)納米管摻雜微量的不同金屬(shǔ),比如,錫、金、銅、铌等(děng),就能製造出多種化學傳感器。讓人高興的是,這些添(tiān)加的微量金(jīn)屬隻會增加氣敏傳感器的種類,而不會影響二氧化(huà)鈦納米管潔身自好的功能。同(tóng)時,利用這種材料的高效自潔特性,用不(bú)了多久,新型自潔烤箱、自潔玻璃和自潔衛生(shēng)潔(jié)具等係列自潔(jié)產品也會大量湧現。
不過,這(zhè)種傳感器也有自己的(de)克星。比(bǐ)如,它(tā)對噴濺(jiàn)在自己(jǐ)身上的WD-40油脂塗層就有點束手無策,因為這層油(yóu)脂含鹽(yán),致(zhì)使納米管的光敏性下(xià)降。