Этот значительный прорыв в технологии датчиков открывает новые возможности для создания чувствительных приборов, которые могут использоваться для мониторинга состояния атмосферы. Кроме того, такие датчики могут быть применены на промышленных предприятиях различных отраслей, включая агропромышленные, фармацевтические, лакокрасочные и химические компании. Результаты исследования были опубликованы в журнале Sensors and Actuators B: Chemical.
Этот научный прорыв представляет собой огромный шаг вперед в области мониторинга качества воздуха и защиты окружающей среды. Новые датчики, способные обнаруживать даже самые мельчайшие следы аммиака, могут быть ключевым инструментом для контроля за выбросами вредных веществ и предотвращения экологических катастроф. Благодаря этой технологии, компании смогут улучшить процессы производства и снизить воздействие своей деятельности на окружающую среду.Технология разработки датчиков для обнаружения аммиака имеет потенциал не только для промышленных целей, но и для повседневного использования. Возможность точного и быстрого анализа содержания аммиака в воздухе может быть полезна в различных сферах, включая медицину, сельское хозяйство и общественную безопасность.Аммиак (NH3) — газ без цвета, но с характерным запахом, который находит применение в различных отраслях промышленности, включая производство удобрений, синтез биологически активных веществ и изготовление красок. Повышенное содержание аммиака в атмосфере может вызвать раздражение слизистых оболочек глаз и дыхательных путей, даже до отека легких.Органы обоняния человека обладают несколькими сотнями рецепторов, которые позволяют различать запах аммиака, особенно при его содержании более 37 мг/м3. Согласно ГОСТ 6221-90, опасная концентрация начинается с 20 мг/м3. Однако допустимая среднесуточная концентрация аммиака в атмосфере населенных пунктов значительно ниже — всего 0,04 мг/м3 (что составляет одну молекулу на 17 000 000).Важно отметить, что аммиак, помимо своего применения в промышленности, также может быть использован в сельском хозяйстве как удобрение. Его воздействие на окружающую среду и здоровье человека требует строгого контроля и соблюдения нормативных требований. В связи с этим, необходимо постоянно мониторить уровень аммиака в окружающей среде и принимать меры для предотвращения его излишнего содержания.Для контроля качества воздуха в помещениях и на территориях, где присутствуют люди, необходимо использовать сенсоры, так как человек не всегда может почувствовать даже незначительное увеличение содержания аммиака. Эти сенсоры должны обладать высокой чувствительностью и селективностью, чтобы точно определять присутствие целевой молекулы. Об этом сообщили специалисты Национального исследовательского университета "МИЭТ" (НИУ МИЭТ). Согласно экспертам, ключевую роль в эффективности устройств для обнаружения газов играет состав сенсорного слоя. Важно, чтобы сенсоры были способными не только обнаруживать целевые молекулы, но и отличать их среди множества других веществ, находящихся в воздухе. В противном случае, недостаточно точные данные могут привести к недостоверным результатам и неправильным выводам о состоянии окружающей среды.Новый материал, предложенный коллективом исследователей НИУ МИЭТ и Физико-технического института имени А.Ф. Иоффе, представляет собой революционное решение для обнаружения аммиака в воздухе. В отличие от существующих материалов, этот новый состав способен работать при комнатной температуре, что делает его более удобным и эффективным в использовании. По словам авторов исследования, чувствительность нового материала значительно превосходит человеческое обоняние, что открывает новые перспективы для контроля качества воздуха.Используемые в настоящее время материалы для создания датчиков демонстрируют необходимую чувствительность и селективность только при повышенных температурах разогреваемой поверхности сенсора, что ограничивает их эффективность при комнатных условиях. Однако новый материал на основе углеродных нанотрубок обещает изменить эту ситуацию, обеспечивая высокую чувствительность и точность даже при нормальной температуре. Это открывает новые возможности для применения датчиков в различных областях, где контроль качества воздуха играет важную роль.Согласно проведенной теоретической оценке, новый материал способен обнаруживать аммиак в воздухе с чувствительностью, превышающей возможности человеческого обоняния более чем в десять тысяч раз. Это означает, что датчики на основе углеродных нанотрубок могут быть эффективно использованы для мониторинга качества воздуха в различных сферах, от промышленных предприятий до жилых помещений, обеспечивая более точные и быстрые результаты.Исследование газовых сенсоров столкнулось с проблемой колеблющейся влажности воздуха, которая влияет на работу сенсорного материала. Эксперт объяснил, что новый материал обладает высокой чувствительностью и селективностью в широком диапазоне влажности воздуха, что делает его эффективным для работы в различных условиях.План коллектива включает в себя улучшение чувствительности газовых сенсоров и исследование других модификаций углеродных наноматериалов. Целью является расширение ассортимента сенсоров и повышение возможности распознавания большего числа газов.Работа над проектом осуществлялась при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках государственного задания (в МИЭТ, № FSMR-2023-0002; в ФТИ им. А.Ф. Иоффе: № FFUG-2022-0010), а также при финансовой поддержке Российского научного фонда (Проект № 21–79–00180).Источник фото: РИА Новости
