Een rekbare, draagbare gassensor voor omgevingsdetectie is ontwikkeld en getest door onderzoekers van Penn State, Northeastern University en vijf universiteiten in China.

De sensor combineert een nieuw ontwikkeld laser-geïnduceerd grafeenschuimmateriaal met een unieke vorm van molybdeendisulfide en nanocomposieten met gereduceerd grafeenoxide. De onderzoekers waren geïnteresseerd in hoe verschillende morfologieën, of vormen, van de gasgevoelige nanocomposieten beïnvloeden de gevoeligheid van het materiaal voor het detecteren van stikstofdioxidemoleculen bij zeer lage concentraties. Om de morfologie te veranderen, ze pakten een container in met zeer fijngemalen zoutkristallen.

Stikstofdioxide is een giftig gas dat door voertuigen wordt uitgestoten en dat bij lage concentraties de longen kan irriteren en bij hoge concentraties tot ziekte en de dood kan leiden.

Toen de onderzoekers molybdeendisulfide en voorlopers van grafeenoxide aan de bus toevoegden, de nanocomposieten vormden structuren in de kleine ruimtes tussen de zoutkristallen. Ze probeerden dit met verschillende zoutgroottes en testten de gevoeligheid op conventionele interdigitale elektroden, evenals het nieuw ontwikkelde lasergeïnduceerde grafeenplatform. Toen het zout werd verwijderd door het op te lossen in water, de onderzoekers stelden vast dat de kleinste zoutkristallen de meest gevoelige sensor mogelijk maakten.

"We hebben het testen gedaan tot 1 deel per miljoen en lagere concentraties, die 10 keer beter zou kunnen zijn dan conventioneel ontwerp, " zegt Huanyu Larry Cheng, assistent-professor in de ingenieurswetenschappen en mechanica en materiaalwetenschappen en engineering. "Dit is een vrij bescheiden complexiteit in vergelijking met de beste conventionele technologie die lithografie met hoge resolutie in een cleanroom vereist."

Ning Yi en Han Li, promovendi aan Penn State en co-auteurs van de paper in Materialen Vandaag Natuurkunde , toegevoegd, "Het artikel onderzocht de detectieprestaties van het gereduceerde grafeenoxide / molydisulfide-composiet. Wat nog belangrijker is, we vinden een manier om de gevoeligheid en signaal-ruisverhouding van de gassensor te verbeteren door de morfologie van het composietmateriaal en de configuratie van het sensortestplatform te regelen. We denken dat de rekbare stikstofdioxidegassensor toepassingen kan vinden in realtime milieumonitoring of de gezondheidszorg."