氫氣極其易燃且不會產(chǎn)生任何污染物。因此，該氣體可被用于生成清潔能源，并在航天航空和冶金等行業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用。然而，氫氣也具有很高的安全風(fēng)險，因?yàn)樗鼪]有特定的氣味或顏色，并且在大氣中濃度高于4%時就有爆炸風(fēng)險。因此，能夠檢測低濃度氫氣的氫氣傳感器有其用武之地?，F(xiàn)在，電子科技大學(xué)的一組研究人員開發(fā)出一款超靈敏且靈活的氫氣傳感器。該團(tuán)隊(duì)利用了由鈀納米粒子制成的有機(jī)納米纖維。

氫氣傳感器示意圖

為了將這些納米粒子沉積在有機(jī)納米纖維材料上，該團(tuán)隊(duì)使用了直流磁控濺鍍薄膜沉積制造工藝，陰極后面的磁鐵將電子捕獲在帶負(fù)電的靶材上，以獲得更快的沉積速率。該團(tuán)隊(duì)將鈀納米粒子和有機(jī)納米纖維組成的納米結(jié)構(gòu)切割成2cm × 1cm的尺寸，并將其轉(zhuǎn)印到柔性印刷電路板上。銀漿被用作電極施加在合成納米結(jié)構(gòu)的兩側(cè)。

制備氫氣傳感器

該團(tuán)隊(duì)確定該團(tuán)隊(duì)確定了氫氣濃度為25 ppm(氣體體積百分比含量的百萬分之一)時傳感器的溫度依賴性。該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)傳感器的響應(yīng)會隨著溫度的升高而增加。與傳統(tǒng)電氫氣傳感器相比，新型傳感器可以在更廣泛的溫度范圍內(nèi)更有效地檢測濃度低至5ppm的氫氣。這款傳感器還具備出色的化學(xué)吸收性，隨著溫度的升高，其響應(yīng)速度也隨之增加。團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)傳感器在低氫氣濃度下具有超耐久性。傳感器對低濃度的氫氣也保持高敏感性，即使在3個測量循環(huán)后也具有10.63%的最大響應(yīng)。團(tuán)隊(duì)研究成果被發(fā)表在2019年3月14日MDPI Sensors期刊上。