نانو حسگر شناسايي گاز متان در كشور ساخته شد
نانو حسگر شناسايي گاز متان در كشور ساخته شد
نانوحسگري با بازدهي بالا براي شناسايي گاز متان در آزمايشگاه تحقيقاتي نانوفناوري دانشگاه فردوسي مشهد ساخته شد. مهندس زهرا شيخي، کارشناس ارشد مهندسي شيمي اظهار كرد: در سالهاي اخير، استفاده از گاز طبيعي که حجم عمده آن متان است به صورتهاي مختلف رواج يافته و حادثههاي انفجار ناشي از نشت آن نيز به شدت افزايش يافته است. توانايي شناسايي و تشخيص مقدار گاز در مقادير کمتر از حد انفجار در جلوگيري از چنين رخدادهايي بسيار ضروري است.وي افزود: در ساخت چنين حسگرهايي استفاده از نيمهرساناها با ابعاد نانومتري مناسب بهنظر ميرسد. تغيير مقاومت لايه حساس در اثر مجاورت با گاز، خروجي يک حسگر است.
دليل اين تغيير مقاومت، برهمکنش بين گاز و سطح جامد است. در تحقيقات اخير، اکسيدهاي مختلف کبالت بهدليل ويژگيهاي حسگري برجسته نسبت به ساير اکسيدهاي فلزي توجه خاصي را به خود اختصاص دادهاند. در اين کار پژوهشي از Co3O4 که قويترين کاتاليست براي اکسايش متان است، در ساخت حسگر استفاده شده است. همچنين با توجه به اثر افزايش ناخالصي در بهبود خصوصيات حسگر، اکسيد مس نيز که کاتاليستي قوي در اکسايش متان بهشمار ميرود، به عنوان ناخالصي بهکار برده شده است.شيخي درباره نحوه ساخت اين حسگر گفت: ابتدا نانوپودرها و لايههاي نازک اکسيد کبالت با درصدهاي مولي متفاوت مس بهترتيب با روشهاي سل- ژل و اسپري پايروليزيز ساخته شدند. سپس ساختار نمونههاي ساخته شده با دستگاههاي مختلف مورد بررسي قرار گرفتند.
پس از اطمينان از تشکيل ساختار نانومتري مورد نظر، فشردهسازي پودرها بهصورت قرص انجام شد و در نهايت، نمونهها الکترودگذاري شدند. سپس در محفظهاي شيشهيي که بههمين منظور طراحي شده بود، ميزان حساسيت حسگرها در مجاورت مقادير مختلف متان و در دماهاي مختلف، مورد بررسي قرار گرفت.وي خاطرنشان كرد: نتايج بررسيها حاکي از آن است که در همه نمونهها با افزايش دما و غلظت متان در بازه مورد بررسي، حساسيت حسگر افزايش مييابد.
همچنين در حسگرهاي ساخته شده از نانوپودرها، افزايش چشمگير حساسيت با افزايش ناخالصي مشاهده شد و بالاترين حساسيت، مربوط به نمونه با بيشترين درصد مولي مس بود، ولي در نمونههاي لايه نازک، اثر ناخالصي عکس نتايج مشاهده شده در نانوپودرها بود و نمونه خالص بيشترين حساسيت را داشت.جزييات اين پژوهش که در قالب پاياننامه کارشناسي ارشد زهرا شيخي با راهنمايي دکتر علي احمدپور، دکتر ناصر شاهطهماسبي و دکتر محمدمهدي باقري محققي در آزمايشگاه تحقيقاتي نانوفناوري دانشگاه فردوسي مشهد انجام شده در مجله Physica Scripta (جلد 84، سال 2011) منتشر شده است.