Τα αποτελέσματα της εργασίας που υποστηρίζονται από τη χορήγηση του Ίδρυμα Ρωσικής Επιστήμης δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό αισθητήρων. Η συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα στον αέρα είναι περίπου 400 ppm (μέρη ανά εκατομμύριο), αυτό είναι 0,04 τοις εκατό της συγκέντρωσης όγκου. Σε περιοχές κοντά στις οποίες βρίσκονται οι βιομηχανικές επιχειρήσεις, ο ρυθμός περιεχομένου CO2 είναι υψηλότερος από περίπου 1,5 φορές - 600 ppm. Η συγκέντρωση πάνω από 800 ppm θεωρείται επιβλαβής για την ανθρώπινη υγεία.
Η αύξηση του διοξειδίου του άνθρακα στον αέρα επηρεάζει όχι μόνο την ευημερία, αλλά οδηγεί επίσης στην υπερθέρμανση του πλανήτη. Ως εκ τούτου, ο κόσμος έχει μια αυξανόμενη ανάγκη για ακριβούς αισθητήρες που μπορούν να παρακολουθούν τη συγκέντρωση των αερίων του θερμοκηπίου. Σήμερα, αυτό χρησιμοποιεί μη διασκορπισμένη υπέρυθρη φασματοσκοπία. Ο αισθητήρας αποτελείται από μια πηγή υπέρυθρων, έναν θάλαμο μέτρησης, ένα φίλτρο μήκους κύματος και έναν ανιχνευτή υπερύθρων.
Ένα οπτικό φίλτρο εγκαθίσταται πριν από τον ανιχνευτή, απορροφά όλο το φως, εκτός από ένα ορισμένο μήκος κύματος, το οποίο μπορεί να συλληφθεί από τα μόρια του μετρούμενου αερίου. Όταν το αέριο εισέρχεται στον θάλαμο, η συγκέντρωσή του μετράται λόγω της απορρόφησης ενός ορισμένου μήκους κύματος στο υπέρυθρο φάσμα.
Ο αισθητήρας που προτείνεται από τους επιστήμονες είναι διαφορετικός από τα ανάλογα του με το μικρό του μέγεθος. Τα στρώματα χρωμίου, χρυσού και πυριτίου εφαρμόζονται στο οπτικό υπόστρωμα του. Οι κυλίνδροι νανοκλίνης πυριτίου, τα λεγόμενα μεθατάωνα. Βρίσκονται σε κάποια τάξη, σχηματίζουν την επιφάνεια του μετανατημένου με τις μοναδικές ιδιότητες που δεν είναι στη φύση. Η κορυφή, το λειτουργικό στρώμα του αισθητήρα αποτελείται από ένα πολυμερές πολυμεθυλένιο της διγουανιδίνης, το οποίο χρησιμοποιείται, για παράδειγμα, ως αντισηπτικό.
Ο μηχανισμός της εργασίας συνίσταται στη μέτρηση του μήκους κύματος του ανακλώντος φωτός, το οποίο συλλαμβάνεται χρησιμοποιώντας ένα φωτοαντίτη και χρησιμοποιείται για τη μετατροπή των φωτονίων στο ρεύμα. Όταν το αέριο CO2 εισέρχεται στον θάλαμο, απορροφάται από το στρώμα πολυεξαμεθυλενίου Biguanidine. Μετά από αυτό, ο δείκτης διάθλασης του στρώματος μειώνεται και το φως αντανακλάται υπό γωνία 45 μοίρες. Αλλαγή του δείκτη διάθλασης του στρώματος πολυεξαμεθυλενίου, καθώς και η μετατόπιση του μήκους κύματος του ανακλώμενου φωτός σε σχέση με την αρχική εξαρτώνται από τη συγκέντρωση αερίου.
Το πλεονέκτημα του προτεινόμενου αισθητήρα έγκειται στο γεγονός ότι δεν προκαλεί ανεπιθύμητες αλλαγές στον δείκτη διάθλασης στο στρώμα πολυμερούς και δεν καταγράφει το επίπεδο της περιεκτικότητας σε άλλα αέρια στον αέρα, για παράδειγμα άζωτο και υδρογόνο. Επιπλέον, είναι δυνατόν να ρυθμιστούν τα ηλεκτρομαγνητικά χαρακτηριστικά του υλικού και να ληφθούν ορισμένες οπτικές ιδιότητες, για παράδειγμα, για να αλλάξουν το επίπεδο της απορρόφησης φωτός και έτσι να ανιχνεύουν μεγάλες συγκεντρώσεις διοξειδίου του άνθρακα.
"Κατά τη διάρκεια της εργασίας, πραγματοποιήσαμε μια αριθμητική μελέτη και έλαβα την εξάρτηση του δείκτη διάθλασης του στρώματος πολυεξαμεθυλενίου Biguanidine από τη συγκέντρωση αερίου CO2. Επιβεβαιώσαμε την ακρίβεια του αισθητήρα χρησιμοποιώντας δέκα κύκλους διπλής μέτρησης. Κάθε φορά που κάναμε 50 ppm διοξείδιο του άνθρακα στον αισθητήρα και επίσης θολή με θάλαμο αζώτου.
Η ανάλυση έδειξε ότι ο αισθητήρας δείχνει τη συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα με σφάλμα ± 20 ppm και δεν λαμβάνει υπόψη το N2 », δήλωσε ο Nikolai Kazansky, καθηγητής του Τμήματος Τεχνικής Κυρικής Κυβερνητικής του Πανεπιστημίου της Σαμάρας. Η προτεινόμενη διαμόρφωση αισθητήρα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση άλλων τοξικών αερίων χρησιμοποιώντας κατάλληλα λειτουργικά υλικά.
Πηγή: Γυμνή επιστήμη