Sensor NO2 Berbasis Karbon Canggih Tingkatkan Pemantauan Kualitas Udara Dalam Ruangan
Ilmuwan telah mengembangkan sensor nitrogen dioksida (NO2) yang sangat sensitif dan akurat yang memiliki potensi aplikasi menyelamatkan jiwa di lingkungan domestik, publik, dan industri. Paparan jangka panjang terhadap NO2 — polutan udara utama yang berasal dari mesin pembakaran dan proses industri — dapat menyebabkan masalah pernapasan, yang dapat sangat parah dan bahkan mematikan bagi bayi dan penderita asma. Sensor gas ini dapat memberikan pembacaan yang akurat dari tingkat NO2 di lingkungan lokal dalam perangkat Internet of Things yang terjangkau dan portabel, yang dapat disinkronkan dengan smartphone dan aplikasi.
Pemantauan kualitas udara untuk mencegah paparan NO2 pada tingkat parts-per-billion (ppb) saat ini hanya mungkin dengan peralatan yang merepotkan dan mahal dan oleh karena itu jarang diterapkan. Tujuan dari karya ini adalah untuk menciptakan perangkat yang cukup sensitif dan akurat untuk mendeteksi di bawah 20 ppb NO2 di udara tetapi yang juga akan beroperasi dalam situasi dunia nyata dan cukup nyaman dan terjangkau untuk memiliki potensi untuk penggunaan luas.
Keberuntungan terjadi ketika tim mengembangkan lapisan sensasi NO2 berdasarkan aerogel karbon yang ditinggalkan laser (LDCA), yang mereka temukan memiliki selektivitas ekseptional terhadap NO2 dibandingkan polutan udara lainnya, menjadikannya unik di antara nanomaterial karbon. Menggunakan proses laser satu langkah yang skalabel dan murah, film LDCA yang tipis, berpori, dan melekat dengan baik ditinggalkan pada elektroda, yang kemudian dapat ditempatkan dalam berbagai struktur perangkat untuk pemantauan udara berkelanjutan. Sensor ini sangat sensitif sehingga dapat mendeteksi hampir 10 ppb NO2 dalam kurang dari 15 menit dan yang krusial, dapat beroperasi pada suhu kamar — bahkan berkinerja baik dalam kondisi lembap, lingkungan yang menuntut bagi banyak sensor lainnya.
Seperti kondensi pada jendela, nanomaterial seperti karbon yang digunakan dalam pengembangan ini, hampir selalu memiliki air permukaan. Biasanya, ini adalah hal negatif, karena ini mengganggu teknologi tetapi dalam hal ini, tim dapat menggunakan lapisan air untuk keuntungan mereka untuk secara selektif melarutkan NO2 alih-alih volatil lainnya yang biasanya ditemukan di kondisi sekitar.
Aplikasi potensial untuk sensor dapat mencakup sebagai alat keselamatan untuk memantau kualitas udara di kamar tidur bayi, untuk membantu memberitahukan rute dan waktu berjalan kaki atau bersepeda terbaik untuk menghindari tingkat polusi tinggi, dan bahkan oleh agen properti untuk memberikan informasi kepada calon pembeli rumah tentang tingkat NO2 di rumah dan area.
Data juga dapat masuk ke database pemantauan polusi nasional atau duniawi untuk melakukan aksi positif pada kualitas udara.
