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二氧化钛纳米管制造超敏感氢传感器

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根据宾夕法尼亚州立材料科学家的说法,氧化钛纳米管比传感氢的下一个最佳材料好1500倍,并且可能是材料属性首先在真实世界尺寸和纳米尺寸之间跨越边界时发生巨大变化的例子之一。电气工程与材料科学与工程副教授Craig A. Grimes博士说:“从历史上看,我们已经从表面区域的角度看待传感器技术和增强功能。 “二氧化钛纳米管的原理不是表面区域,而是细小管的连通性,我们看到了一个令人难以置信的电阻变化。”来自宾夕法尼亚州:

二氧化钛纳米管制造超灵敏氢传感器

二氧化钛纳米管是1500比传感氢气的下一个最好的材料要好,而且可能是材料性能在跨越真实世界尺寸和纳米尺寸之间的边界时发生显着变化的第一个例子之一,根据宾夕法尼亚州立大学材料科学家的说法。

电气工程与材料科学与工程副教授Craig A. Grimes博士说:“从历史上看,我们已经从表面积的角度看待传感器技术和增强功能。 “二氧化钛纳米管的原理不是表面区域,而是细小管子的连通性,我们看到了电阻上令人难以置信的变化”

氢进入一个二氧化钛纳米管阵列周围流动,但它也分裂成单独带电的原子并渗透纳米管的表面。这些氢离子提供电子传导性。电导的变化表明存在高于背景水平的氢。

Grimes说:“许多研究人员试图使用碳纳米管作为气体传感器,但效果不佳。 “二氧化钛有非常高的敏感度和良好的反应。”

宾夕法尼亚州立大学的研究人员指出,这种材料可以制造一英里,非常便宜,而且非常敏感。当检测氢气时,材料也没有用完,但是一旦气体从管子上清除,就可以再次使用。

氢气传感器用于食品工业的工业质量控制和反恐怖主义的武器。例如,在一家面包店,传感器可以嗅探氢气并测量温度,以确定货物何时完成。氢气传感器也用于汽车的燃烧系统以监测污染,并且可以用作诊断工具以监测婴儿中某些类型的细菌感染。

Grimes与Oomman K. Varghese,Dawai Gong,Maggie Paulose和Keat G. Ong博士后以及材料科学和工程学副教授Elizabeth C. Dickey博士一起研究了22和76纳米直径的纳米管。他们在8月1日出版的“Sensors and Actuators B:Chemical”杂志上发表了他们的发现,并在最近的一期Advanced Materials上发表了他们的发现。

22纳米和76纳米管的表面积相差两倍,但对较小管的氢响应比76纳米管灵敏200倍。 Grimes说:“灵敏度来自纳米结构,而不是表面积。

研究人员认为,“氢分子在二氧化钛表面解离,扩散进入二氧化钛晶格,并充当电子供体。”研究人员认为,这种机制使得纳米管对氢敏感。

传感器中经常遇到的一个问题是,它们被测试的气体或大气中的其他气体中毒,不再运行。研究人员用二氧化碳,一氧化碳,氨和氧气测试了二氧化钛纳米管,发现干扰很小。

Grimes说:“我们的研究结果表明,二氧化钛纳米管传感器可以监测从百万分之一到百分之四的氢含量。 “氧化钛纳米管可成功用作氢传感器。”



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