Jutiklių žurnale buvo paskelbtas Rusijos mokslo fondo suteiktos darbo rezultatai. Anglies dioksido koncentracija ore yra apie 400 ppm (milijono dalių), tai yra 0,04 proc. Garso koncentracijos. Tose srityse, kurios yra pramoninės įmonės, CO2 kiekis yra didesnis nei 1,5 karto - 600 ppm. Koncentracija daugiau kaip 800 ppm yra laikoma žalinga žmonių sveikatai.
Anglies dioksido padidėjimas ore paveikia ne tik gerovę, bet taip pat sukelia visuotinį atšilimą. Todėl pasaulis turi didėjantį poreikį tiksliems jutikliams, kurie gali monito šiltnamio efektą sukeliančių dujų koncentraciją. Šiandien tai naudoja neskleidžiamą infraraudonųjų spindulių spektroskopiją. Jutiklis susideda iš infraraudonųjų spindulių šaltinio, matavimo kameros, bangos ilgio filtro ir infraraudonųjų spindulių detektoriaus.
Optinis filtras yra įdiegtas prieš detektorių, jis sugeria visą šviesą, išskyrus tam tikrą bangos ilgį, kuris gali būti užfiksuotas iš išmatuotų dujų molekulių. Kai dujos patenka į kamerą, jos koncentracija matuojama dėl tam tikro bangos ilgio infraraudonųjų spindulių spektro absorbcijos.
Mokslininkų siūlomas jutiklis skiriasi nuo jo analogų su mažu dydžiu. Chromo, aukso ir silicio sluoksniai yra taikomi jo optiniam substrtui. Silicis padarė nanoskalės cilindrus, vadinamus methaatoms. Įsikūręs tam tikroje tvarkoje, jie sudaro metamaterijos paviršių su unikaliomis savybėmis, kurios nėra gamtoje. Į viršų, funkcinis sluoksnis jutiklio susideda iš polimero polimetileno biguanidino, kuris yra naudojamas, pavyzdžiui, kaip antiseptikas.
Darbo mechanizmas susideda matuoti atspindėtos šviesos bangos ilgį, kuris yra užfiksuotas naudojant fotodetektorių, ir jis naudojamas konvertuoti fotonus į srovę. Kai CO2 dujos patenka į kamerą, jis absorbuojamas poliheksametileno bituanidino sluoksniu. Po to sumažėja sluoksnio lūžio rodiklis, o šviesa atsispindi 45 laipsnių kampu. Polifekrametileno sluoksnio lūžio rodiklio keitimas, taip pat atspindėtos šviesos bangos ilgio perėjimas, palyginti su pradiniais priklausomais nuo dujų koncentracijos.
Siūlomo jutiklio privalumas yra tai, kad jis nesukelia nepageidaujamų pokyčių lūžio rodiklio polimero sluoksnyje ir neįrašo kitų dujų kiekio lygį ore, pavyzdžiui, azoto ir vandenilio. Be to, galima reguliuoti elektromagnetines charakteristikas medžiagos ir gauti tam tikras optines savybes, pavyzdžiui, pakeisti šviesos absorbcijos lygį ir taip aptikti dideles koncentracijas anglies dioksido.
"Darbo metu atliksime skaitmeninį tyrimą ir gavome biguanidino poliheksametileno sluoksnio lūžio rodiklio priklausomybę nuo CO2 dujinių koncentracijos. Mes patvirtinome jutiklio tikslumą naudojant dešimt dublikatų matavimo ciklų. Mes kiekvieną kartą atėjo 50 ppm anglies dioksido į jutiklį, taip pat neryškus su azoto kamera.
Analizė parodė, kad jutiklis rodo anglies dioksido koncentraciją ± 20 ppm klaida ir neatsižvelgia į N2 ", - sakė Samaros universiteto techninės kibernetikos katedros profesorius Nikolai Kazansky. Siūloma jutiklio konfigūracija gali būti naudojama kitoms toksiškoms dujoms nustatyti tinkamas funkcines medžiagas.
Šaltinis: nuogas mokslas