Исследователи A * STAR разработали недорогой, стабильный и сверхбыстрый чувствительный датчик, который прост в изготовлении, преодолевая проблему создания простой, быстрой и высокочувствительной версии.Фуке Ван и его коллеги из Сингапурского института исследования материалов и инженерии Агентства по науке, технологиям и исследованиям (A * STAR), Сингапур, разработали оптический датчик влажности, который использует уникальные свойства ультратонких слоев пленок оксида графена (GO). .Уровень влажности окружающего воздуха может существенно повлиять на комфорт и здоровье человека; это может повлиять на многие производственные процессы и отрицательно сказаться на качестве хранимых товаров. Возможность отслеживать и контролировать уровни влажности с помощью точных и надежных датчиков влажности имеет важное значение для эффективного производства и хранения, а также для хорошего самочувствия.«Наше исследование впервые показывает, что GO атомарного масштаба может быть использован для колориметрических датчиков влажности», — говорит Ван. «Благодаря атомарным свойствам GO и их гигроскопичности датчик является высокоэффективным и быстро реагирующим по сравнению с существующими технологиями датчиков».
В отличие от большинства датчиков влажности, которые являются электронными и требуют источника питания, колориметрические датчики на основе GO реагируют на уровни влажности, изменяя цвет, который легко заметить (см. Изображение). Для большей точности изменение цвета можно количественно измерить путем анализа спектров отражения датчика. Поскольку датчик GO работает на атомарном уровне, он может быстро реагировать на изменения влажности.
Использование атомных свойств GO возможно только в том случае, если могут быть изготовлены пленки одинаковой толщины; толщина влияет на время отклика, а однородность определяет качество датчика.Исследовательская группа преодолела эту проблему, используя процесс, в котором субстрат погружается в раствор и вынимается из него с постоянной скоростью.«Мы сосредоточились на оптимизации вязкости раствора, обработки поверхности подложки и условий нанесения покрытия погружением, — объясняет Ван, — это показало, что теперь мы можем легко контролировать толщину однородных пленок ОГ с помощью масштабируемого процесса, который также генерирует нулевые отходы ".Низкая стоимость, нетоксичность и быстрый отклик датчиков GO делают их идеальными одноразовыми датчиками.
Их можно включать в упаковку пищевых продуктов, где необходимо строго контролировать уровень влажности при хранении, при производстве и хранении медицинских приборов и полупроводниковых приборов, а также при мониторинге окружающей среды. Их утилизация также не оказывает воздействия на окружающую среду.
«Сейчас мы изучаем возможности дальнейшего повышения эффективности и чувствительности, а также возможности их применения для других паров и газов», — говорит Ван.Аффилированные с A * STAR исследователи, участвующие в этом исследовании, из Института исследования материалов и инженерии.