新型鼻状传感器可嗅出有毒氨气

澳大利亚的工程师开发了一种小型氨气传感器，可以实现更安全的氢气存储和专门的医疗诊断设备。

《先进功能材料》中描述的简单而有效的概念验证传感器是皇家墨尔本理工大学、墨尔本大学和ARC变革元光学系统(TMOS)卓越中心的研究人员合作的结果。

接触高浓度的氨会导致慢性肺部疾病和不可逆转的器官损伤。

据估计，全球生产了2.35亿吨氨，但随着氨被认为是储存氢气以用作清洁燃料的最佳方法之一，我们可能会看到更多的氨。可靠、灵敏的氨气检测对于快速发现氢气运输过程中潜在危险的氨气泄漏至关重要，以确保安全运行。

虽然人类接触氨可能有害，但这种气体也存在于人类呼吸中，可以作为诊断许多疾病(例如肾脏和肝脏相关疾病)的重要生物标志物。鉴于该团队的传感器可以测量微量的氨，它可以被设计用来检测人们呼吸中的气体，以提醒医生注意健康问题。

传感器的工作原理

高级首席研究员NituSyed博士表示，该传感器采用原子级厚度的透明二氧化锡，可以轻松追踪比类似技术小得多的水平的氨。

来自墨尔本大学、皇家墨尔本理工大学和TMOS的麦肯齐研究员赛义德(Syed)表示：“我们的设备就像一个电子‘鼻子’，可以有效检测最少量的氨。”“该传感器还能够以比其他技术更高的选择性区分氨和其他气体。”

空气中氨的存在会改变传感器中氧化锡膜的电阻：氨含量越高，设备电阻的变化就越大。

该团队在一个专门设计的室中使用传感器进行了实验，以测试其在不同条件(包括温度)下检测不同浓度(百万分之5-500)氨气的能力。他们还测试了该装置对氨相对于其他气体(包括二氧化碳和甲烷)的选择性。

第一作者、皇家墨尔本理工大学的ChungK.Nguyen博士表示，与现有技术相比，他们的微型传感器提供了一种更安全、更简便的有毒气体检测方法。

Nguyen说：“目前的氨检测方法可以产生准确的测量结果，但需要昂贵的实验室设备和合格的技术人员、大量的采样和准备。”“由于所需设备的尺寸，这一过程通常非常耗时且不易携带。此外，当今氨探测器的制造涉及昂贵且复杂的工艺来为传感器制造准备敏感层。”

Nguyen说，该团队的新传感器可以立即区分环境中氨的安全水平和危险水平。

“氧化锡的可重复沉积还为传感设备的经济高效的大规模生产提供了机会，”他指出。

传感器是如何制造的

皇家墨尔本理工大学工程学院的联合高级首席研究员YliasSabri博士表示，该团队使用了一种低成本且可扩展的技术，将超薄二氧化锡沉积到基材上，甚至是柔性材料上，这是其他方法遇到的结果实现的挑战。

“我们直接从280摄氏度的熔融锡表面收获一层氧化锡薄膜。这种薄膜比纸薄50,000倍，”萨布里说。“我们的方法只需要一个合成步骤，无需使用任何有毒溶剂、真空或笨重且昂贵的仪器。”

该团队热衷于与行业合作伙伴合作，进一步开发传感器并制作原型，以展示其高性能传感能力，并表示：“该制造方法与现有的硅工业制造工艺非常吻合，使其适合大规模生产。”