Die resultate van die werk wat deur die toekenning van die Russiese Wetenskapstigting ondersteun is, is in die Sensors-tydskrif gepubliseer. Die konsentrasie van koolstofdioksied in die lug is ongeveer 400 ppm (dele per miljoen), dit is 0,04 persent van die volume konsentrasie. In gebiede naby watter industriële ondernemings is geleë, is die CO2-inhoudsyfer hoër as ongeveer 1,5 keer - 600 ppm. Konsentrasie Meer as 800 ppm word as skadelik beskou vir die menslike gesondheid.
'N Toename in koolstofdioksied in die lug raak nie net welsyn nie, maar lei ook tot aardverwarming. Daarom het die wêreld 'n toenemende behoefte aan akkurate sensors wat die konsentrasie van kweekhuisgasse kan monitor. Vandag gebruik dit nie-verspreidende infrarooi spektroskopie. Die sensor bestaan uit 'n infrarooi bron, 'n meetkamer, 'n golflengtefilter en 'n infrarooi detektor.
'N Optiese filter word voor die detektor geïnstalleer, dit absorbeer al die lig, behalwe vir 'n sekere golflengte wat deur die molekules van die gemete gas vasgelê kan word. Wanneer gas die kamer betree, word die konsentrasie daarvan gemeet as gevolg van die absorpsie van 'n sekere golflengte in die infrarooi spektrum.
Die sensor wat deur wetenskaplikes voorgestel word, verskil van sy analoë met sy klein grootte. Die lae chroom, goud en silikon word toegepas op sy optiese substraat. Silikon het nanoskale silinders, sogenaamde metaatome gemaak. Geleë in sommige volgorde vorm hulle die oppervlak van die metamateriale met die unieke eienskappe wat nie in die natuur is nie. Die top, die funksionele laag van die sensor bestaan uit 'n polimeerpolymetileen van die biguanidien, wat byvoorbeeld as 'n antiseptiese gebruik word.
Die meganisme van werk bestaan uit die meting van die golflengte van die weerkaatste lig, wat gevang word met 'n fotodetector, en dit word gebruik om fotone in die stroom te omskep. Wanneer CO2-gas die kamer betree, word dit geabsorbeer deur die laag polyhexamethylene biguanidine. Daarna verminder die brekingsindeks van die laag, en die lig word teen 'n hoek van 45 grade weerspieël. Verandering van die brekingsindeks van die polyhexamethylene laag, sowel as die verskuiwing van die golflengte van die weerkaatste lig relatief tot die aanvanklike hang af van die gaskonsentrasie.
Die voordeel van die voorgestelde sensor lê in die feit dat dit nie ongewenste veranderinge in die brekingsindeks in die polimeerlaag veroorsaak nie en nie die vlak van die inhoud van ander gasse in die lug opneem nie, byvoorbeeld stikstof en waterstof. Daarbenewens is dit moontlik om die elektromagnetiese eienskappe van die materiaal aan te pas en om sekere optiese eiendomme byvoorbeeld te verkry om die vlak van ligabsorpsie te verander en sodoende groot konsentrasies koolstofdioksied op te spoor.
"Gedurende die werk het ons 'n numeriese studie gedoen en die afhanklikheid van die brekingsindeks van die biguanidien-polyhexamethylenlaag van die konsentrasie van CO2 gasvorming verkry. Ons het die akkuraatheid van die sensor bevestig met tien duplikaatmetingsiklusse. Ons het elke keer 50 ppm koolstofdioksied na die sensor gekom, en ook met stikstofkamer vervaag.
Die analise het getoon dat die sensor die konsentrasie van koolstofdioksied met 'n fout van ± 20 ppm toon en nie die N2 in ag neem nie, "het Nikolai Kazansky, professor in die Departement van Tegniese Cybernetika van Samara Universiteit, gesê. Die voorgestelde sensorkonfigurasie kan gebruik word om ander giftige gasse op te spoor deur geskikte funksionele materiale te gebruik.
Bron: Naakte Wetenskap