Venäjän tieteen säätiön avustuksen tulokset julkaistiin anturilehdessä. Hiilidioksidin pitoisuus ilmassa on noin 400 ppm (miljoonasosaa), tämä on 0,04 prosenttia tilavuuspitoisuudesta. Alueilla lähellä teollisuusyrityksiä sijaitsevat, hiilidioksidipitoisuus on korkeampi kuin noin 1,5 kertaa - 600 ppm. Keskittymistä yli 800 ppm pidetään haitallisena ihmisten terveydelle.
Hiilidioksidin lisääntyminen ilmassa vaikuttaa vain hyvinvointiin, vaan myös johtaa ilmaston lämpenemiseen. Siksi maailmassa on kasvava tarve tarkkoja antureita, jotka voivat moni kasvihuonekaasujen pitoisuuteen. Tänään tämä käyttää ei-dispersiivistä infrapunaspektroskopiaa. Anturi koostuu infrapunalähteestä, mittauskammiosta, aallonpituuden suodattimesta ja infrapunasuodattimesta.
Optinen suodatin on asennettu ennen ilmaisimen, se imee kaikki valon, paitsi tietyn aallonpituuden, joka voidaan kiinnittää mitatun kaasun molekyyleillä. Kun kaasu siirtyy kammioon, sen pitoisuus mitataan tietyn aallonpituuden imeytymisestä infrapunaspektrillä.
Tutkijoiden ehdottama anturi eroaa sen analogeista pienellä kooltaan. Kromi-, kulta- ja piiskerrokset levitetään optiseen substraattiin. Silicon teki nanoskaaleja sylintereitä, ns. Metratomeja. Joissakin järjestyksessä sijaitsevat, ne muodostavat metamateriaalin pinnan ainutlaatuisilla ominaisuuksilla, jotka eivät ole luonteeltaan. Yläosassa anturin funktionaalinen kerros koostuu biguanidiinin polymeeripolymetyleenistä, jota käytetään esimerkiksi antiseptiseksi.
Työmekanismi koostuu heijastuneen valon aallonpituuden mittaamisesta, joka on otettu käyttöön valodektorilla, ja sitä käytetään muuntamaan fotonit virtaan. Kun CO2-kaasu siirtyy kammioon, se imeytyy polyhexameteenien biguanidiinin kerroksella. Sen jälkeen kerroksen taitekerroin pienenee ja valo heijastuu 45 asteen kulmassa. Polyhexametyleenikerroksen taitekerroin, samoin kuin heijastuneen valon aallonpituuden muuttaminen suhteessa alkuperäiseen riippuu kaasun pitoisuudesta.
Ehdotetun anturin etu on se, että se ei aiheuta epätoivottuja muutoksia polymeerikerroksessa tai ei tallenna muiden kaasujen sisällön tasolle, esimerkiksi typpeä ja vetyä. Lisäksi on mahdollista säätää materiaalin sähkömagneettisia ominaisuuksia ja saada tiettyjä optisia ominaisuuksia esimerkiksi valon imeytymisen tason muuttamiseksi ja havaitsemaan siten suuria hiilidioksidin pitoisuuksia.
"Työn aikana teimme numeerisen tutkimuksen ja sai Biguanidiinipolyhexaametyleenikerroksen taitekertoimen riippuvuuden CO2-kaasumaisen pitoisuudesta. Vahvistimme anturin tarkkuuden kymmenellä kaksoiskappaleella mittausjaksolla. Me aina tulimme 50 ppm hiilidioksidia anturiin ja myös hämärtynyt typpikammioon.
Analyysi osoitti, että anturi esittää hiilidioksidin konsentraatiota ± 20 ppm: n virheen kanssa eikä siinä oteta huomioon N2: tä ", sanoi Samaran yliopiston teknisen verkkokaupan osaston professori Nikolai Kazansky. Ehdotetusta anturikokoonpanoa voidaan käyttää muiden myrkyllisten kaasujen havaitsemiseen sopivilla funktionaalisella materiaalilla.
Lähde: Alasti tiede