2017-12-14
220
Учёные Физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова и их коллеги предложили принципиально новый водородный датчик. В отличие от большинства резистивных газовых датчиков (резистивные или омические датчики, у которых меняется электрическое сопротивление в зависимости от изменений их длины или диаметра) он работает не при нагреве, а при освещении светом видимого диапазона спектра.
Новаторский датчик собран на основе нанокристаллических оксидов металлов и способен работать при комнатной температуре. Это достижение позволит существенно снизить энергопотребление водородного датчика и расширит сферы его применения.
«Такие датчики можно будет использовать во взрывоопасных средах или их можно будет встраивать в мобильные устройства, не конструируя сложной системы теплоотвода», — рассказал один из соавторов исследования Александр Ильин, аспирант Физического факультета МГУ.
Физики установили, что композиты на основе оксидов цинка и индия позволяют значительно увеличить чувствительность датчика к водороду. А также предложили объяснение повышенной чувствительности созданного ими композита. По их мнению, отклик датчика вызывается изменением процессов генерации и рекомбинации неравновесных электронов оксидов при взаимодействии с водородом. Композиты определенного состава и структуры обеспечивают более сильное изменение этих процессов.
|
|
|
Образцы для датчика были получены из порошков нанокристаллических оксидов индия и цинка. Структуру и размер частиц учёные изучили методами просвечивающий электронной микроскопии и рентгеновской дифракции. Для измерения электрических и сенсорных характеристик полученных структур была создана аппаратура, в которой устанавливалась необходимая температура композита и создавалась контролируемая атмосфера с водородом.
Полученные результаты уже сейчас позволяют начать разработку нового типа резистивного датчика водорода, работающего без нагрева при дополнительном освещении. Такие сенсоры перспективны не только для эффективного мониторинга загрязнения среды на промышленных предприятиях, но и для постоянного контроля состава воздуха в замкнутых объёмах – на подводных лодках, в шахтах, космических кораблях, где малейшие изменения химического состава воздуха могут привести к человеческим жертвам.
Исследование выполнено совместно с учеными ИХФ РАН, НИЦ «Курчатовский институт» и АО «НИФХИ им. Л. Я. Карпова». Результаты работы опубликованы в журнале ScientificReports.
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Щербаков А. Чувствую водород! // Русская планета.- 2017.- 16 нояб.- Режим доступа: http://rusplt.ru/umnaya-rossiya/chuvstvuyu-vodorod-31457.html [20.11.2017]
