فناوری حسگری جدید امیدی برای کاربرد‌ها در صنایع مختلف!

به گزارش مجله خبری نگار/ایتنا،در گامی نوآورانه و بی‌سابقه، پژوهشگران مؤسسهٔ علوم مواد کره (KIMS) موفق به توسعهٔ نخستین حسگر گاز آمونیاک در جهان شدند که ضمن داشتن حساسیت فوق‌العاده، از انعطاف‌پذیری بالایی نیز برخوردار است.

این پروژه به سرپرستی دکتر «جونگ‌وون یون»، دکتر «جونگ‌دائه کوان» و دکتر «یونگ‌هون کیم» در بخش پژوهش مواد انرژی و محیط زیست KIMS به انجام رسیده و حاصل آن توسعهٔ نسل جدیدی از حسگر‌های گازی است که می‌تواند در طیف وسیعی از کاربرد‌ها از جمله پایش کیفیت هوا، ایمنی محیط‌های صنعتی و حتی تجهیزات پزشکی قابل‌حمل مورد استفاده قرار گیرد.

برمید مس، راه‌حلی برای چالش‌های گذشته

در روش‌های سنتی، تولید فیلم برمید مس به دمایی بالای ۵۰۰ درجهٔ سانتی‌گراد و محیط خلأ نیاز داشت؛ عاملی که هم هزینه‌ها را به‌شدت افزایش می‌داد و هم امکان استفاده از زیرلایه‌های انعطاف‌پذیر مانند پلاستیک را عملاً ناممکن می‌کرد.

اما محققان KIMS با توسعهٔ روشی نوین، توانستند فیلم CuBr را با استفاده از یک ورقهٔ دوبُعدی مسی، در دمایی کمتر از ۱۵۰ درجه و بدون نیاز به خلأ بر سطح زیرلایه ایجاد کنند.

این فیلم سپس در یک مرحلهٔ محلولی ساده، به برمید مس تبدیل شد. بدین‌ترتیب امکان پیاده‌سازی حسگر روی زیرلایه‌های پلاستیکی و انعطاف‌پذیر فراهم گردید.

مطالب مشابه: ساخت حسگر کوانتومی از جنس الماس با قابلیت تشخیص دما و مغناطیس

عملکرد چشمگیر در برابر غلظت‌های اندک

نتایج آزمایش‌ها نشان می‌دهد که این حسگر قادر است حضور آمونیاک را در غلظت‌هایی به کوچکی یک قسمت در میلیون (ppm) شناسایی کند. این حساسیت بالا، همراه با سرعت پاسخ‌گویی مناسب، آن را به ابزاری کارآمد برای تشخیص نشت‌های صنعتی، آلاینده‌های محیطی و حتی نشانگر‌های زیستی موجود در بازدم انسان تبدیل کرده است.

گفتنی است در آزمایش‌های دوام مکانیکی، این حسگر پس از بیش از ۱٬۰۰۰ بار خم شدن همچنان عملکرد پایدار خود را حفظ کرده و نشانی از افت کیفیت در آن دیده نشده است. چنین ویژگی‌هایی، این فناوری را به گزینه‌ای ایده‌آل برای کاربرد‌های پویا و متحرک، نظیر دستگاه‌های پوشیدنی یا حسگر‌های تنفسی تبدیل می‌کند.

گامی به‌سوی تشخیص بیماری با تحلیل بازدم

دکتر «یون» دربارهٔ قابلیت‌های آیندهٔ این فناوری اظهار می‌دارد: «حسگر آمونیاکی که در این پژوهش توسعه یافته، ظرفیت بالایی برای استفاده در ابزار‌های انعطاف‌پذیر و پوشیدنی دارد. از نظارت بر کیفیت هوای داخل خانه گرفته تا کنترل سلامت شخصی، این فناوری می‌تواند نقش مؤثری ایفا کند.»

وی در ادامه می‌افزاید: «به‌ویژه، ما بر این باوریم که این حسگر می‌تواند به عنوان ابزاری برای تشخیص بیماری از طریق آنالیز بازدم انسان به‌کار گرفته شود. نصب این حسگر روی بدن فرد و ثبت ترکیبات شیمیایی بازدم، افق‌های تازه‌ای در زمینهٔ پایش غیرتهاجمی سلامت باز می‌کند.»

کارکرد در محیط‌های پرچالش

یکی دیگر از مزایای حسگر جدید، گزینش‌پذیری بالای آن در برابر آمونیاک است. این ویژگی سبب می‌شود که در حضور سایر گاز‌ها یا آلاینده‌های محیطی، دقت حسگر کاهش نیابد. چنین ویژگی‌ای در محیط‌های صنعتی که انواع گاز‌ها به‌صورت هم‌زمان وجود دارند، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

علاوه‌براین، فرآیند ساخت کم‌هزینه و قابل‌تکرار این حسگر، امکان تولید انبوه آن را فراهم می‌سازد؛ موضوعی که در تجاری‌سازی فناوری‌های حسگری، یکی از چالش‌های اصلی به‌شمار می‌رود.

مطلب مشابه: این حسگر سکته مغزی را تشخیص می‌دهد

آینده‌ای با حسگر‌های هوشمندتر

کاربرد این فناوری تنها به حوزه‌های محیط‌زیست یا سلامت محدود نمی‌شود. از پایش کیفیت هوا در فضا‌های سربسته و خودرو‌ها گرفته تا سامانه‌های هشداردهندهٔ نشت گاز در پالایشگاه‌ها و مراکز تولیدی، این حسگر می‌تواند بخشی جدایی‌ناپذیر از فناوری‌های آینده باشد.

با توجه به اینکه فناوری‌های پوشیدنی روزبه‌روز در حال گسترش هستند، پیش‌بینی می‌شود که حسگر‌های گازی قابل‌انعطاف در نسل آیندهٔ ساعت‌های هوشمند، ماسک‌های پیشرفته، و حتی منسوجات هوشمند ادغام شوند.

دستاورد جدید KIMS نشان می‌دهد که ترکیب مواد پیشرفته با فرآیند‌های ساخت نوآورانه می‌تواند راه را برای نسل تازه‌ای از حسگر‌های زیست‌سازگار و دقیق هموار سازد؛ حسگر‌هایی که نه‌تنها محیط اطراف را بهتر درک می‌کنند، بلکه مراقب سلامت ما نیز خواهند بود.