Это открытие открывает новые возможности для создания чувствительных датчиков, которые могут использоваться для мониторинга атмосферы и применения в различных отраслях, включая агропромышленность, фармацевтику, лакокрасочную и химическую промышленность. Исследование, опубликованное в журнале Sensors and Actuators B: Chemical, представляет значительный прогресс в области датчиков аммиака.

Новый материал, разработанный учеными, обладает уникальной способностью детектировать аммиак на уровне одной молекулы, что делает его идеальным инструментом для точного контроля за содержанием этого вещества в окружающей среде. Такие чувствительные датчики могут быть востребованы не только в научных исследованиях, но и в промышленности, где важно поддерживать определенные уровни аммиака.

Полученные результаты экспериментов свидетельствуют о потенциале нового материала для применения в различных областях, где требуется высокая точность и надежность обнаружения аммиака. Разработка таких инновационных датчиков может значительно улучшить контроль за качеством воздуха и обеспечить безопасность процессов на промышленных предприятиях.

Аммиак (NH3) — это бесцветный газ с характерным запахом, который находит широкое применение в различных отраслях промышленности. Он используется при производстве минеральных удобрений, в синтезе биологически активных веществ и в производстве некоторых видов 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 типов рецепторов, позволяющих распознавать запах аммиака, когда его концентрация превышает 37 мг/м3. Согласно стандартам (ГОСТ 6221-90), опасная концентрация начинается с 20 мг/м3. Однако допустимая среднесуточная концентрация аммиака в воздухе населенных пунктов значительно ниже — всего 0,04 мг/м3 (что составляет одну молекулу на 17 000 000).

Из-за своей химической природы и характеристик аммиак является веществом, требующим особой осторожности при обращении. Его использование в промышленности и сельском хозяйстве требует строгого соблюдения мер предосторожности и контроля за выбросами в окружающую среду. Важно также обеспечить мониторинг уровня аммиака в атмосфере для защиты здоровья людей и окружающей среды.

Для надежного контроля качества воздуха в помещениях и на территориях, где присутствуют люди, необходимо использовать сенсоры, способные обнаруживать даже незначительное повышение содержания аммиака. Эксперты Национального исследовательского университета "МИЭТ" подчеркнули важность того, чтобы такие устройства обладали высокой чувствительностью и селективностью. Они отметили, что эффективность датчиков газов зависит от состава сенсорного слоя, который обеспечивает точное распознавание целевых молекул среди прочих.

Из-за того, что человек не всегда способен почувствовать даже незначительное увеличение содержания аммиака, для мониторинга состояния воздуха в рабочих помещениях и зонах проживания используются сенсоры. Эксперты НИУ МИЭТ подчеркнули, что ключевыми характеристиками таких устройств должны быть высокая чувствительность и способность к селективному обнаружению целевых молекул. Они также отметили, что эффективность датчиков газов определяется составом сенсорного слоя, который обеспечивает точное распознавание целевых веществ среди прочих.

Согласно специалистам НИУ МИЭТ, для надежного контроля качества воздуха в помещениях и населенных территориях необходимо использовать сенсоры, обладающие высокой чувствительностью и селективностью. Они подчеркнули, что эффективность устройств для обнаружения газов зависит от состава сенсорного слоя, который позволяет точно определять присутствие целевых молекул среди других веществ.

Новый материал, предложенный коллективом исследователей НИУ МИЭТ и Физико-технического института имени А.Ф. Иоффе, представляет собой перспективное решение для обнаружения аммиака в воздухе. В отличие от существующих материалов, этот материал обладает способностью демонстрировать высокую чувствительность и селективность при комнатной температуре, что делает его значительным прорывом в области датчиков.

Используемые в настоящее время материалы для изготовления датчиков демонстрируют необходимую чувствительность и селективность только при повышенных температурах разогреваемой поверхности сенсора, около 200°С. Однако их характеристики ухудшаются при комнатных температурах, что ограничивает их эффективность.

Согласно теоретической оценке, новый материал на основе углеродных нанотрубок обладает чувствительностью, превышающей возможности человеческого обоняния, более чем в десять тысяч раз. Это открывает широкие перспективы для применения данного материала в различных областях, где требуется точное и надежное обнаружение аммиака.

Для работы газовых сенсоров особенно важно учитывать колеблющуюся влажность воздуха, поскольку она оказывает влияние на физические характеристики сенсорного материала. Новый материал обладает высокой чувствительностью и селективностью даже при широком диапазоне влажности воздуха. Это открывает новые перспективы для разработки более эффективных газовых сенсоров.

Планы коллектива включают улучшение чувствительности сенсоров и исследование различных модификаций углеродных наноматериалов. Целью является расширение ассортимента сенсоров и повышение способности распознавания различных типов газов. Это позволит создать более точные и надежные устройства для мониторинга окружающей среды.

Результаты исследования были получены благодаря поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, в рамках государственного задания, а также Российского научного фонда. Это подчеркивает важность научной работы в области развития новых материалов и технологий для современных промышленных и научных задач.

Источник и фото - ria.ru