Een verbeterde draagbare, rekbare gassensor met nanocomposieten

Een rekbare, draagbare gassensor voor omgevingsdetectie is ontwikkeld en getest door onderzoekers van Penn State, Northeastern University en vijf universiteiten in China.

De sensor combineert een nieuw ontwikkeld lasergeïnduceerd grafeenschuimmateriaal met een unieke vorm van molybdeendisulfide en nanocomposieten met gereduceerd grafeenoxide. De onderzoekers waren geïnteresseerd in hoe verschillende morfologieën, of vormen, van de gasgevoelige nanocomposieten de gevoeligheid van het materiaal voor het detecteren van stikstofdioxidemoleculen in een zeer lage concentratie beïnvloeden. Om de morfologie te veranderen, stopten ze een container met zeer fijngemalen zoutkristallen.

Stikstofdioxide is een schadelijk gas dat door voertuigen wordt uitgestoten en dat bij lage concentraties de longen kan irriteren en bij hoge concentraties tot ziekte en dood kan leiden.

Toen de onderzoekers molybdeendisulfide en gereduceerde grafeenoxidevoorlopers aan de bus toevoegden, vormden de nanocomposieten structuren in de kleine ruimtes tussen de zoutkristallen. Ze probeerden dit met verschillende zoutgroottes en testten de gevoeligheid op conventionele in elkaar grijpende elektroden, evenals op het nieuw ontwikkelde lasergeïnduceerde grafeenplatform. Toen het zout werd verwijderd door het op te lossen in water, stelden de onderzoekers vast dat de kleinste zoutkristallen de meest gevoelige sensor mogelijk maakten.

“We hebben de tests uitgevoerd tot 1 deel per miljoen en lagere concentraties, wat 10 keer beter zou kunnen zijn dan conventioneel ontwerp”, zegt Huanyu Larry Cheng, assistent-professor in technische wetenschappen en mechanica en materiaalkunde en engineering. “Dit is een vrij bescheiden complexiteit vergeleken met de beste conventionele technologie die lithografie met hoge resolutie in een cleanroom vereist.”

Ning Yi en Han Li, doctoraatsstudenten aan Penn State en co-auteurs van de paper in Materials Today Physics, voegde eraan toe: ‘Het artikel onderzocht de detectieprestaties van het gereduceerde grafeenoxide / molyldisulfide-composiet. Wat nog belangrijker is, is dat we een manier vinden om de gevoeligheid en signaal-ruisverhouding van de gassensor te verbeteren door de morfologie van het composietmateriaal te regelen. en de configuratie van het sensortestplatform. We denken dat de rekbare stikstofdioxidegassensor toepassingen kan vinden in real-time milieumonitoring of in de gezondheidszorg. ”