Sensore ambientale indossabile e estensibile

Un sensore di gas estensibile e indossabile per il rilevamento ambientale è stato sviluppato e testato dai ricercatori della Penn State, della Northeastern University e di cinque università in Cina.

Il sensore combina un materiale di schiuma di grafene indotto da laser di nuova concezione con una forma unica di bisolfuro di molibdeno e nanocompositi di ossido di grafene ridotto. I ricercatori erano interessati a vedere come le diverse morfologie, o forme, dei nanocompositi sensibili ai gas influenzano la sensibilità del materiale nel rilevare le molecole di biossido di azoto a concentrazioni molto basse. Per cambiare la morfologia, hanno imballato un contenitore con cristalli di sale macinati molto finemente.

Il biossido di azoto è un gas nocivo emesso dai veicoli che può irritare i polmoni a basse concentrazioni e portare a malattie e morte ad alte concentrazioni.

Quando gli scienziati hanno aggiunto disolfuro di molibdeno e precursori di ossido di grafene ridotti al contenitore, i nanocompositi hanno formato strutture nei piccoli spazi tra i cristalli di sale. Hanno provato questo con una varietà di diverse dimensioni di sale e hanno testato la sensibilità su elettrodi interdigitati convenzionali, nonché sulla piattaforma di grafene indotta da laser di nuova concezione. Quando il sale è stato rimosso dissolvendolo in acqua, i ricercatori hanno stabilito che i cristalli di sale più piccoli abilitavano il sensore più sensibile.

«Abbiamo eseguito i test a una parte per milione e concentrazioni inferiori, il che potrebbe risultare 10 volte migliore del design convenzionale», afferma il dottor Huanyu Larry Cheng, (1) assistente professore di ingegneria e meccanica e scienza dei materiali e ingegneria. «Si tratta di una complessità piuttosto modesta rispetto alla migliore tecnologia convenzionale che richiede la litografia ad alta risoluzione in una camera bianca».

Ning Yi e Han Li, studenti di dottorato alla Penn State e coautori dell'articolo in Materials Today Physics, (2) hanno aggiunto: «Il documento ha studiato le prestazioni di rilevamento del composito ridotto di ossido di grafene / disolfuro di molibdeno. Ancora più importante, troviamo un modo per migliorare la sensibilità e il rapporto segnale / rumore del sensore di gas controllando la morfologia del materiale composito e la configurazione della piattaforma di test del sensore. Riteniamo che il sensore di biossido di azoto estensibile possa trovare applicazioni nel monitoraggio ambientale in tempo reale o il settore sanitario».

Altri autori dello studio della Penn State, intitolato "Stretchable, ultrasensitive, and low-temperature NO₂ sensors based on MoS₂@rGO nanocomposites" sono Li Yang, Jia Zhu, Xiaoqi Zheng e Zhendong Liu.

La National Science Foundation e l'American Chemical Society Petroleum Research Fund hanno finanziato questa ricerca con ulteriori finanziamenti da Penn State e Northeastern.

Riferimenti:

(1) Huanyu Larry Cheng

(2) Stretchable, ultrasensitive, and low-temperature NO₂ sensors based on MoS₂@rGO nanocomposites

Descrizione foto: Un esempio di un sensore di gas flessibile indossato su una nocca. - Credit: Cheng Lab, Penn State (non commercial use only).

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: An improved wearable, stretchable gas sensor using nanocomposites