Az Orosz Tudományos Alapítvány támogatásával támogatott munka eredményeit az érzékelők magazinjában tették közzé. A szén-dioxid koncentrációja a levegőben körülbelül 400 ppm (millió részenként), ez a térfogat koncentráció 0,04% -a. Olyan területeken, ahol az ipari vállalkozások találhatók, a CO2-tartalom aránya magasabb, mint körülbelül 1,5-szer - 600 ppm. A koncentráció több mint 800 ppm káros az emberi egészségre.
A levegőben lévő széndioxid növekedése nemcsak a jólétet érinti, hanem globális felmelegedéshez is vezet. Ezért a világ növekvő szükség van arra, hogy pontos érzékelők legyenek, amelyek monito az üvegházhatást okozó gázok koncentrációját. Ma ez nem diszperzív infravörös spektroszkópiát használ. Az érzékelő infravörös forrásból, mérőkamrásból, hullámhosszú szűrőből és infravörös érzékelőből áll.
Az érzékelő előtt optikai szűrő van felszerelve, elnyeli az összes fényt, kivéve egy bizonyos hullámhosszat, amelyet a mért gáz molekulái rögzíthetnek. Amikor a gáz belép a kamrába, annak koncentrációját az infravörös spektrum bizonyos hullámhosszának abszorpciója miatt mérjük.
A tudósok által javasolt érzékelő eltér az analógjaitól a kis méretével. A króm, az arany és a szilícium rétegei az optikai szubsztrátra kerülnek. Szilícium készült nanoméretű hengereket, úgynevezett metaatomokat. Egyes sorrendben helyezkednek el, a metamateriális felületet alkotják az egyedülálló tulajdonságokkal, amelyek nem a természetben vannak. Az érzékelő funkcionális rétege a biguanidin polimer polimetilénből áll, amelyet például antiszeptikusként használnak.
A munka mechanizmusa a visszavert fény hullámhosszának mérésére szolgál, amelyet fotodetektorral rögzítenek, és a fotonok átalakítására szolgál. Ha a CO2-gáz belép a kamrába, akkor a polihexametilén biguanidin rétege felszívódik. Ezután csökken a réteg törésmutatója, és a fény 45 fokos szögben tükröződik. A polihexametilén réteg törésmutatójának megváltoztatása, valamint a visszavert fény hullámhosszának eltolása a gázkoncentrációtól függően.
Az előnye, hogy a javasolt érzékelő abban a tényben rejlik, hogy nem okoz nemkívánatos változásokat a törésmutató a polimer réteg és nem rögzíti a szintet a tartalom más gázok a levegőben, például nitrogén és hidrogén. Ezenkívül lehetséges az anyag elektromágneses jellemzőinek beállítása és bizonyos optikai tulajdonságok elérése, például a könnyű felszívódás szintjének megváltoztatásához, és ezáltal kimutatja a nagy szén-dioxid nagy koncentrációit.
"A munka során numerikus vizsgálatot végeztünk, és a biguanidin-polihexametilén réteg törésmutatójától függünk a CO2-gáz-halmazállapot koncentrációjából. Megerősítettük az érzékelő pontosságát tíz duplikált mérési ciklus segítségével. Minden alkalommal 50 ppm szén-dioxidot kapott az érzékelőnek, és a nitrogénkamrával is elmosódott.
Az elemzés azt mutatta, hogy az érzékelő mutatja a szén-dioxid koncentrációja egy hiba ± 20 ppm, és nem veszi figyelembe az N2, „mondta Nyikolaj Kazansky, professzor a Tanszék Műszaki Kibernetika Samara Egyetemen. A javasolt érzékelő konfiguráció használható más mérgező gázok kimutatására alkalmas funkcionális anyagokkal.
Forrás: meztelen tudomány