Fazel Yavari heeft een nieuwe sensor ontwikkeld om extreem kleine hoeveelheden gevaarlijke gassen te detecteren. De promovendus van het Rensselaer Polytechnic Institute benutte de kracht van 's werelds dunste materiaal, grafeen, om een ​​apparaat te maken dat duurzaam is, goedkoop te maken, en ongelooflijk gevoelig.

Een student aan de faculteit Werktuigbouwkunde, ruimtevaart, en Nuclear Engineering bij Rensselaer, Yavari's sensor opent de deur naar een nieuwe generatie gasdetectoren voor gebruik door bommenploegen, ambtenaren van defensie en wetshandhavers, maar ook in industriële omgevingen. Voor deze innovatie Yavari is uitgeroepen tot winnaar van de 2012 $30, 000 Lemelson-MIT Rensselaer Studentenprijs. Hij is een van de drie 2012 $ 30, 000 Lemelson-MIT Collegiate Student Prize winnaars vandaag bekendgemaakt.

“Innoverende oplossingen voor de uitdagingen van morgen vereist een bepaald soort persoon - iemand die bereid en bereid is om berekende risico's te nemen en veelbelovende kansen te grijpen. Deze architecten van verandering brengen de stand van de techniek voort, en kan de vooruitgang op wereldschaal beïnvloeden, ', zei Rensselaer-voorzitter Shirley Ann Jackson. “Fazel Yavari, met zijn creatieve exploitatie van grafeen om een ​​veelbelovende nieuwe gassensor te maken, is een geweldig voorbeeld van zo'n architect van verandering. Wij feliciteren hem, en juich alle winnaars en finalisten van de Lemelson-MIT Collegiate Student Prize toe voor het innoveren van een gedurfder, betere toekomst.”

Yavari is de zesde ontvanger van de Lemelson-MIT Rensselaer Student Prize. Voor het eerst gegeven in 2007, de prijs wordt jaarlijks uitgereikt aan een Rensselaer senior of graduate student die een product of proces heeft gecreëerd of verbeterd, een technologie op een nieuwe manier toegepast, een systeem opnieuw ontworpen, of op andere manieren opmerkelijke inventiviteit aan de dag legden.

“De winnaars en finalisten van de Lemelson-MIT Collegiate Student Prize van dit jaar van MIT, RPI, en UIUC helpen de behoefte aan innovatie van het land te vervullen. De passie van deze studenten voor uitvindingen en hun ideeën zullen het leven van mensen over de hele wereld verbeteren, ” zegt Joshua Schuler, uitvoerend directeur van het Lemelson-MIT-programma. "We juichen hun prestaties toe die ongetwijfeld ook toekomstige generaties uitvinders zullen inspireren."

Door grafeen aangedreven gasdetectie

Met zijn project getiteld "Hoge gevoeligheidsdetectie van gevaarlijke gassen met behulp van een grafeenschuimnetwerk, ” Yavari overwint de tekortkomingen die hebben verhinderd dat op nanostructuren gebaseerde gasdetectoren de markt bereikten.

Het detecteren van sporen van gevaarlijke gassen in de lucht is een kritische veiligheids- en gezondheidsoverweging in veel verschillende situaties. van industriële productie en chemische verwerking tot bomdetectie en milieumonitoring. Conventionele gassensoren zijn ofwel te omvangrijk en te duur, die hun gebruik in veel toepassingen beperkt, of ze zijn niet gevoelig genoeg om sporen van gassen te detecteren. Ook, veel commerciële sensoren vereisen zeer hoge temperaturen om gassen adequaat te detecteren, en vereisen op hun beurt grote hoeveelheden stroom.

Onderzoekers hebben lang geprobeerd de kracht van nanomaterialen te benutten voor gasdetectie. Individuele nanostructuren zoals grafeen, een atoomdikke laag koolstofatomen gerangschikt als een kippengaashek op nanoschaal, zijn extreem gevoelig voor chemische veranderingen. Echter, het maken van een apparaat op basis van een enkele nanostructuur is kostbaar, zeer complex, en de resulterende apparaten zijn extreem kwetsbaar, vatbaar voor mislukking, en bieden inconsistente lezingen.

Yavari heeft deze hindernissen overwonnen en een apparaat gemaakt dat de hoge gevoeligheid van een nanogestructureerd materiaal combineert met de duurzaamheid, lage prijs, en gebruiksgemak van een macroscopisch apparaat. Zijn nieuwe grafeenschuimsensor, ongeveer zo groot als een postzegel en zo dik als vilt, werkt bij kamertemperatuur, is aanzienlijk goedkoper om te maken, en nog steeds erg gevoelig voor kleine hoeveelheden gassen. De sensor werkt door de veranderingen in de elektrische geleidbaarheid van het grafeenschuim te lezen wanneer het gasdeeltjes tegenkomt en ze aan het schuimoppervlak blijven kleven. Een ander voordeel van het apparaat van Yavari is het vermogen om deze vastzittende chemicaliën snel en gemakkelijk te verwijderen door een kleine elektrische stroom toe te passen.

De nieuwe grafeenschuimsensor is ontworpen om de gassen ammoniak en stikstofdioxide te detecteren, maar kan ook worden geconfigureerd om met andere gassen te werken. Ammoniakdetectie is belangrijk omdat het gas veel wordt gebruikt in industriële processen, en ammoniak is een bijproduct van verschillende explosieven. Stikstofdioxide is ook een bijproduct van verschillende explosieven, evenals een nauwlettend gecontroleerde verontreinigende stof die wordt aangetroffen in verbrandingsuitlaatgassen en auto-emissies. De sensor van Yavari kan beide gassen detecteren in hoeveelheden van slechts 0,5 delen per miljoen bij kamertemperatuur.