分享本文至 E-mail 信箱
學術引用格式
MLA
APA
EndNote(.enw)

奈米碳管微型氣體偵測器

2011/02/08 | 未分類 |

Original publish date:Jul 17, 2003

編輯 Tzu-Ming Lu 報導

相信大家對電影裡警犬靠著敏銳的嗅覺找到夾藏毒品的畫面一定不陌生。最近美國羅色勒技術學院 (Rensselaer Polytechnic Institute) 的Ashish Modi等人,利用奈米碳管設計出了足以比美狗兒嗅覺的微型氣體偵測器。

一些傳統的氣體偵測器不是太大太笨重,操作電壓太高,就是反應不夠快不夠靈敏,或是由於一些化合物易吸附在偵測器上而日漸退化。Ashish Modi等人設計出來的新型偵測器,恰可以解決這些問題。

這個偵測器的基本架構是一個成長在二氣化矽基板上的奈米碳管陣列,每個奈米碳管尖端的半徑只有15nm,彼此相距約50nm。在奈米碳管尖端上方150μm處以鋁作為另一個電極。由於奈米碳管非常尖細,因此在其附近的電場強度非常的大,足以在低電壓操作下即可將氣體分子游離而導通電路。

經過他們的實驗發現,每種不同的氣體分子,有不同的breakdown voltage,而且在很大的濃度範圍內,幾乎是常數,所以利用breakdown voltage的大小,可以判別出氣體的種類。另外電流大小和氣體的濃度也有很好的指數關係對應,而且不隨使用時間而變化,所以可以藉由電流的大小,測量出氣體的濃度。

相對於傳統氣體偵測器,很大的一個優點在於極低的操作電壓。當電極的間距愈縮愈小時,產生的電場強度愈大,可以在更低的電壓下工作;當間距自150μm縮小至25μm時,只需要大約130V的電壓即可游離氣體分子,這個電壓大小已經可以使用電池提供,有助於開發可攜式的氣體偵測器。

另外一個優點是,對於在空氣中1%濃度等級以下的氣體,這個偵測器的響應有很急劇的變化,而且反應時間極短,只需要幾十個μs,對於工安事件或是恐怖份子毒氣攻擊等場合,有很大的應用價值。

參考論文:

Ashish Modi, Nikhil Koratkar, Eric Lass, Bingqing Wei, and Pulickel M. Ajayan. Miniaturized gas ionization sensors using carbon nanotubes. NATURE VOL 424 10 JULY 2003, 171-174.

參考網頁:

Nanotubes make miniature gas sensors.

http://physicsweb.org/article/news/7/7/8

參考來源:

本文版權聲明與轉載授權資訊:

  • [Jun 15, 2006] 奈米碳管-再硬的物質也能擠出來
  • [Feb 15, 2006] 碳奈米管增加材料吸振能力
  • [Sep 08, 2005] 你也可以做的奈米碳管薄片
  • [Aug 25, 2004] 鋰、鉬、硒奈米線化學感應器
  • [Aug 15, 2003] 偵測塑膠炸藥的新裝置
  • [May 03, 2003] 奈米碳管的能隙調變
  • [Apr 02, 2003] 奈米碳管流量計
  • [Dec 27, 2002] 亮不亮有關係

     

    您最近是不是也有以下的感受?

    1.各類議題中的科學及專業知識日益複雜,想懂實在太難。

    2.資訊爆炸、真假難辨、覺得無所適從,甚至想不聽不看。

    3.擔心身邊的人受偽科學與謠言所誤,但不知道該怎麼辦。

    這時候你需要「科學思辨力」幫助你,建立自己的邏輯、跨過複雜議題討論的門檻、提升資訊選擇、處理與溝通的能力。

    用 12 堂課讓你成為更能面對未來變化的公民吧!

    課程內容詳見:《科學思辨力》

    泛科學總編輯鄭國威招牌課程再度開課,面對面傳授閱讀理解、科普寫作到內容行銷的心法,幫助你打造個人品牌。

    慶祝泛科學院周年慶,快來領取專屬優惠,現在購買課程還有機會抽中 $1,111 折價券喔!課程傳送門請點我

  • 關於作者

    科景

    Sciscape成立於1999年4月,為一非營利的專業科學新聞網站。

    網站更新隱私權聲明
    本網站使用 cookie 及其他相關技術分析以確保使用者獲得最佳體驗,通過我們的網站,您確認並同意本網站的隱私權政策更新,了解最新隱私權政策