Специалисты НИУ МИЭТ разработали материал для газовых датчиков для обнаружения и контроля уровня аммиака в воздухе. Результаты экспериментов показывают, что датчики смогут «распознавать» одну молекулу аммиака среди пяти миллиардов молекул воздуха, что позволит создать чувствительные приборы для наблюдения за состоянием атмосферного воздуха, а также применения на агропромышленных, фармацевтических, лакокрасочных и химических предприятиях. Исследование представлено в Sensors and Actuators B: Chemical.
Аммиак (NH3) — бесцветный газ с характерным запахом, который широко используется в самых разных отраслях промышленности: при производстве минеральных удобрений, в синтезе биологически активных веществ и изготовлении некоторых видов красок. Повышенное содержание аммиака в воздухе приводит к раздражению слизистых оболочек глаз и дыхательных путей вплоть до отека легких.
Органы обоняния человека благодаря нескольким сотням типов рецепторов позволяют различать запах этого газа тогда, когда его содержание превышает одну молекулу на 300 000 (1-3 мг/м3), в то время как потенциально опасная концентрация начинается с одной молекулы на 37 000 (20 мг/м3), но допустимая среднесуточная концентрация в атмосферном воздухе населенных мест — существенно меньше — лишь одна молекула на 17 000 000 (0,04 мг/м3) согласно нормативным документам (ГОСТ 6221-90).Поэтому для контроля содержания аммиака в воздухе рабочих помещений и в атмосферном воздухе населенных мест используются сенсоры, которые должны обладать должной чувствительностью (способностью выявлять присутствие целевой молекулы) и селективностью (умением узнавать ее среди многих других), рассказали специалисты Национального исследовательского университета «МИЭТ» (НИУ МИЭТ).
По их словам, за эффективность устройств распознавания газов отвечает состав сенсорного слоя. Используемые в настоящее время материалы для его изготовления демонстрируют необходимую чувствительность и селективность для контроля воздуха лишь при повышенных температурах разогреваемой поверхности сенсора (около 200°С), характеристики ухудшаются при комнатных температурах.
Коллектив исследователей НИУ МИЭТ и Физико-технического института имени А.Ф. Иоффе предложил новый материал для обнаружения аммиака на основе углеродных нанотрубок. Как утверждают авторы, их разработка сможет выявлять аммиак в воздухе при комнатной температуре работы датчика. Согласно теоретической оценке, чувствительность материала более чем в десять тысяч раз превышает возможности человеческого обоняния.
В будущем коллектив планирует улучшить чувствительность и исследовать другие модификации углеродных наноматериалов для увеличения набора различных типов сенсоров и распознавания большего числа газов. Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках государственного задания.
Комментарии: