Портал функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

Новый графеновый датчик влажности оказался чувствительней предыдущих

Графеновая пленка на подложке из оксида цинка и кремния позволяет довольно точно измерять влажность в широком диапазоне.

Идеальная кристаллическая структура графена представляет собой гексагональную кристаллическую решётку. (Иллюстрация: AlexanderAlUS / Wikipedia

Графен – это двумерный углеродный материал, в котором все атомы углерода расположены в виде особой плоской решетки толщиной как раз в один атом. Хотя в лаборатории графен впервые получили только в первой половине 2000-х, сейчас его уже применяют и в медицине, и в производстве строительных материалов, и в микроэлектронике.

Но, хотя слово «графен» постоянно на слуху, пока что мало кто может похвастаться, что в его доме или в автомобиле есть устройства или материалы с графеном. Однако не исключено, что в ближайшее время ситуация изменится: в наших домах могут появиться дешевые и чувствительные графеновые датчики.

Обеспечим библиотеки России научными изданиями!

Такие датчики, которые измеряли бы, например, влажность воздуха – сами по себе не новость, в лабораториях по всему миру разработаны несколько десятков вариантов подобных устройств. Тем не менее исследователи из Института радиотехники и электроники имени В. А. Котельникова РАН, Научно-исследовательского института «Элпа», Института общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова и их коллеги из Китая и Италии посчитали, что потенциал графена здесь раскрыт не до конца.

Принцип работы графеновых датчиков влажности основан на том, что материалы или пленки с графеном впитывают влагу из воздуха и меняют собственные свойства.На сей раз тончайший слой с частицами оксида графена нанесли на подложку из оксида цинка и кремния. Как и другие аналогичные устройства, датчик создает акустические волны на одном конце подложки и измеряет их на другом конце.

Поверхностные волны, проходя через графеновую пленку, могут ускоряться, замедляться, менять фазу и т. п. Пленка впитывает пары из воздуха и в зависимости от влажности по-разному пропускает волны. Исследователи направляли на прототип поток увлажненного воздуха, измеряя его показатели с помощью высокоточного термогигрометра. Выяснилось, что самые точные данные удается получить, пропуская через датчик особую разновидность поверхностных волн – волны Сезавы (названы по имени открывших их ученого).

С волнами Сезавы датчик показал более высокую чувствительность, чем другие похожие устройства, говорится в статье в Sensors and Actuators B: Chemical. Особой точностью датчик отличается при влажности в достаточно широком диапазоне от 20% до 98%, но, несмотря на все его достоинства, его есть куда совершенствовать, чем исследователи и собираются заняться в ближайшем будущем.

Автор: Сергей Сурженко

Источник: Наука и жизнь (nkj.ru)

Статьи по теме