科學家將石墨烯氣球作為難以檢測的惰性氣體的傳感器

2020-12-01 騰訊網

石墨烯具有優異的強度、柔韌性和導電性，在很多不同的領域都有很大的潛力，這可能會延伸到無味、無色氣體的檢測上。 科學家們已經將這種納米材料時尚化成了微型氣球，他們說可以區分不同種類的這些難以檢測的惰性氣體，通過測量它們通過氣球表面的微小穿孔逃逸所需的時間。

對於致力於開發一切形式的下一代計算機晶片、先進的太陽能電池和更敏感的麥克風的材料科學家來說，石墨烯有很多吸引人的特性。但是，來自荷蘭代爾夫特理工大學和德國杜伊斯堡-埃森大學的研究團隊在這一新的突破背後，特別尋求利用兩種特性。

石墨烯是只有一個碳原子厚度的二維材料，但儘管如此，它還是能夠承受大量的壓力，在團隊看來，這使得它非常適合過濾和檢測氣體的工作。雖然它本身並不具有滲透性，但該團隊通過在雙層石墨烯上製造小至25納米的穿孔來解決這一問題，用它來製造微小的氣球，加壓氣體可以從氣球中逸出。

實現這一目標的方法是，首先使用雷射加熱球囊內的不同氣體，使它們膨脹，然後通過小孔過濾。根據它們的質量和分子速度，不同的氣體以不同的速度從氣球中湧出。這使得氣球成為一種非常適合檢測惰性氣體的工具，由於惰性氣體不會與其他材料發生反應，因此傳統上檢測惰性氣體相當困難。

「想像一個氣球，當你讓空氣耗盡時，它就會癟下去，」代爾夫特理工大學的研究員Irek Rosoń說，「我們測量氣球癟下去的時間。在如此小的尺度下，這種情況發生得非常快--大約在1/100.000秒內--而且有趣的是，時間的長短很大程度上取決於氣體的類型和孔隙的大小。例如氦氣，一種分子速度很高的輕質氣體，逃逸的速度是氪氣的五倍，而氪氣是一種沉重且移動緩慢的氣體。」

該團隊希望在這一概念驗證技術的基礎上，利用這一方法開發新型傳感器，用於檢測工業環境中的惰性氣體，或用作低成本的空氣品質監測器。除此之外，他們表示，這項工作還展示了石墨烯如何用於研究微觀尺度的氣體動力學。

該研究發表在 《自然-通訊》 雜誌上。

【來源：cnBeta.COM】

相關焦點

  • 科學家將石墨烯「氣球」作為檢測惰性氣體的傳感器
    科學家們已經將這種納米材料時尚化成了微型氣球，他們說可以區分不同種類的這些難以檢測的惰性氣體，通過測量它們通過氣球表面的微小穿孔逃逸所需的時間。對於致力於開發一切形式的下一代計算機晶片、先進的太陽能電池和更敏感的麥克風的材料科學家來說，石墨烯有很多吸引人的特性。但是，來自荷蘭代爾夫特理工大學和德國杜伊斯堡-埃森大學的研究團隊在這一新的突破背後，特別尋求利用兩種特性。
  • 用「石墨烯氣球」成功檢測稀有氣體
    稀有氣體能用石墨烯傳感器進行識別。稀有氣體是一種惰性化學氣體，它難以與其他材料發生反應，因此檢測難度非常高。《自然通訊》雜誌當地時間11月27日報導，荷蘭代爾夫特理工大學和德國杜伊斯堡-埃森大學的科學家們藉助原子級石墨烯氣球的運動，成功識別了稀有氣體。
  • 研究人員研究出石墨烯氣球可識別稀有氣體
    代爾夫特理工大學和埃森大學的科學家進行的新研究使用稀薄的原子石墨烯的運動來識別稀有氣體。
  • 德國和荷蘭研發人員將石墨烯作為檢測惰性氣體的傳感器
    石墨烯具有優異的強度、柔韌性和導電性，在很多不同的領域都有很大的潛力，這可能會延伸到無味、無色氣體的檢測上。科學家們已經將這種納米材料時尚化成了微型氣球，他們說可以區分不同種類的這些難以檢測的惰性氣體，通過測量它們通過氣球表面的微小穿孔逃逸所需的時間。
  • 能識別稀有氣體的石墨烯氣球
    代爾夫特理工大學和杜伊斯堡-埃森大學的科學家們利用石墨烯的運動來識別稀有氣體，研究結果發表在《Nature Communications》雜誌上。這兩個特點共同為新型氣體傳感器提供了完美的基礎。（厚度為0.7納米）製成的微型氣球，氣球上有直徑達25納米的極小納米孔，來探測氣體。
  • 科學家通過石墨烯製成惰性氣體的傳感器
    打開APP 科學家通過石墨烯製成惰性氣體的傳感器 cnBeta.COM 發表於 2020-11-30 11:24:45 科學家們已經將這種納米材料時尚化成了微型氣球，他們說可以區分不同種類的這些難以檢測的惰性氣體，通過測量它們通過氣球表面的微小穿孔逃逸所需的時間。 對於致力於開發一切形式的下一代計算機晶片、先進的太陽能電池和更敏感的麥克風的材料科學家來說，石墨烯有很多吸引人的特性。但是，來自荷蘭代爾夫特理工大學和德國杜伊斯堡-埃森大學的研究團隊在這一新的突破背後，特別尋求利用兩種特性。
  • 石墨烯氣體傳感器的作用機理
    特別是，對於石墨/金屬氧化物複合材料，氧的吸附，有時是用於實現檢測反應是至關重要的。所吸收的氧分子被捕獲從金屬氧化物的電子可能轉化為離子物質。引入檢測的氣體種類後，在金屬氧化物的表面上的電子濃度改變，因為氣體和被吸附的氧離子之間的相互作用，並導致傳感層的電導變化。 石墨烯氣體傳感器的結構及配置 化學電阻是氣體傳感器的使用最廣泛的配置。
  • 北化工:3D石墨烯氣凝膠,用於壓阻傳感器的1D / 2D納米材料
    本文要點：一種新型的納米纖維增強石墨烯氣凝膠成果簡介 基於石墨烯的氣凝膠作為壓阻傳感器具有高的孔隙率然而，同時具有良好的機械性能和優異的感測性能的石墨烯氣凝膠傳感器的製造仍然是一個挑戰。本文，北京化工大學材料科學與工程學院潘凱研究員團隊在《Adv. Funct.
  • 面向生物電子學的非石墨烯二維材料：從基礎性質到器件應用
    該文系統總結了面向生物電子學應用的非石墨烯二維材料的物理化學性質、生物相容性和製備加工工藝，討論了基於此類材料的生物傳感器、人工神經突觸、仿生驅動器、觸覺傳感器和可穿戴光電/氣體傳感器的工作機理和性能優化策略，並展望了生物電子學領域的機遇與挑戰。
  • 北京化工大學：基於3D石墨烯氣凝膠快速響應的壓阻傳感器
    》（IF= 16.836）上發表了題為「1D/2D Nanomaterials Synergistic, Compressible, and Response Rapidly 3D Graphene Aerogel for Piezoresistive Sensor」的研究論文，設計了一種新型的具有3D互連的分層微觀結構的納米纖維增強石墨烯
  • 「石墨烯油墨」加「卷對卷印刷工藝」:低成本量產生物傳感器
    根據同樣的原理，也可以展開毒性實驗，例如針對化妝品，並且未來將取代動物實驗。另外，還有一項優勢就是：如果生物傳感器連接到一個評估單元，測量將會是持續且自動的。這種傳感器的製備過程將非常昂貴和複雜，儘管電極是由生物兼容和導電的材料（例如金或者鉑）製成。
  • 常溫發泡法連續製備石墨烯氣凝膠及其AI應用
    石墨烯氣凝膠（又名石墨烯泡沫、石墨烯海綿等等）是由二維石墨烯片組裝得到的一種超輕多孔材料，在智能傳感、能量儲存、吸附及隔熱隔聲等各領域展示了巨大的應用潛力。目前，無論是模板法或者「溶膠-凝膠」法等，所得到的石墨烯氣凝膠都是從石墨烯前驅體稀溶液而來，組裝結構機械穩定性差，難以經受複雜變形；同時，複雜的冷凍乾燥工藝限制了其大規模連續化與高精度微型化製備，不利於其規模化應用。
  • 走進石墨烯小世界之石墨烯氣凝膠
    但是，由於石墨烯片層間強的範德華力和π-π鍵作用力，使其容易發生不可逆堆疊和團聚，嚴重降低石墨烯本身的性質和有效面積，從而限制了其在某些方面的應用，而將石墨烯片作為基本的構築單元，通過鍵接連接在一起，構建三維宏觀體—石墨烯氣凝膠，是解決石墨烯片層堆疊問題的有效方法之一。
  • 石墨烯氣凝膠獲得*輕材料金氏世界紀錄
    石墨烯氣凝膠輕如鴻毛     金氏世界紀錄將石墨烯氣凝膠命名為「密度最小的的3D列印結構材料」。3D列印石墨烯氣凝膠密度只有0.5毫克每立方釐米。研究人員於2016年2月製備了材料，並得到了金氏世界紀錄的正式認可。他們的成就將在「金氏世界紀錄2018版」中亮相。     「石墨烯是一種革命性的材料，它的氣凝膠形式也同樣重要，」林說。
  • 美國最大石墨烯廠商開發用於新冠病毒檢測的石墨烯傳感器
    隨著世界各地的研究人員和公司與新冠疫情作鬥爭，許多人正在重新審視石墨烯，將其作為有可能贏得這場鬥爭的材料Grolltex的聯合創始人兼執行長Jeff Draa表示：「當我們看到文獻中出現了使用石墨烯傳感器進行靈敏和選擇性檢測COVID-19病毒的時候，我們知道我們必須開始這個項目。」
  • 科學家研發世界最輕的3D列印結構——石墨烯氣凝膠
    據了解，由法羅大學、堪薩斯州立大學和中國蘭州大學的三位研究員開發的3D列印石墨烯氣凝膠被金氏世界紀錄評為「最密集的3D列印結構」。3D列印石墨烯氣凝膠重量極輕，每立方釐米僅重0.5毫克，放在棉花或花瓣頂都可以，可以製造出就有複雜微觀結構的超輕石墨烯氣凝膠。
  • 中科院帶來好消息,8英寸石墨烯晶圓問世,中國芯還會遠嗎?
    終於中科院帶來好消息，稱中國8英寸石墨烯晶圓問世，這些用在高性能電子天線和大型數據通訊設備上的科技材料意味著中國的先進技術又向前邁進了一大步。換句話說就是，大的8英寸石墨烯晶圓已經出現，小巧的中國芯還會遠嗎？
  • 8英寸石墨烯晶圓亮相,美科技界猝不及防
    今年10月29日，中科院上海微系統團隊公布了一種新型晶片材料：8英寸石墨烯晶圓。這一發明意味著60年來晶片材料終於取得了新的突破。8英寸石墨烯晶圓的出現會將晶片科技帶向一個新的紀元，一個屬於我們的晶片時代即將到來，對此，許多媒體都在喊話：美國，你慌不慌？
  • 「軟模式」與純石墨烯存在聯繫
    純石墨烯是一種二維碳原子晶體，它比鑽石還要堅硬，強度比世界上最好的鋼鐵還要高上100倍，是世界上硬度最高的物質。
  • 同樣是熱,為什麼烯旺石墨烯發熱更容易被吸收?
    ,當我們將手中的接收器(收音機)的接收電路頻率和某一個電臺無線電頻率調到一致時,無線電波會在電路中引起最大的振蕩電流(音頻電流)。　　3、 石墨烯遠紅外共振　　推理到石墨烯發熱材料上,那麼——　　能量的發出者:純石墨烯發熱膜　　能量的接收者:人體(組織細胞)　　石墨烯遠紅外波長範圍與人體遠紅外波長範圍基本吻合　　烯旺科技國家專利技術純石墨烯發熱膜,發熱時釋放的遠紅外波長範圍也集中在6—14微米(國家紅外中心檢測),與人體的幾乎完全一致。