Sensor Kualitas Udara Berbasis Karbon

Para ilmuwan telah mengembangkan nitrogen dioksida yang sangat sensitif dan akurat (NO₂ ) sensor yang memiliki aplikasi potensial menyelamatkan nyawa di pengaturan 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 bisa sangat parah dan bahkan mengancam jiwa bayi dan penderita asma. Sensor gas dapat memberikan pembacaan NO₂ yang akurat tingkat di lingkungan lokal dalam perangkat Internet of Things yang terjangkau dan portabel, yang dapat disinkronkan dengan ponsel cerdas dan aplikasi.

Pemantauan kualitas udara untuk mencegah paparan NO₂ pada tingkat bagian-per-miliar (ppb) saat ini hanya mungkin dilakukan dengan peralatan yang mahal dan berat dan oleh karena itu jarang diimplementasikan. Tujuan dari pekerjaan ini adalah untuk membuat perangkat yang sensitif dan cukup akurat untuk mendeteksi NO di bawah 20 ppb₂ di udara tetapi itu juga akan beroperasi dalam situasi dunia nyata dan nyaman serta cukup terjangkau untuk memiliki potensi untuk digunakan secara luas.

Terobosan datang ketika tim mengembangkan NO₂ lapisan penginderaan berdasarkan laser-deposited carbon aerogel (LDCA), yang mereka temukan memiliki selektivitas luar biasa terhadap NO₂ atas polutan udara umum lainnya, membuatnya unik di antara nanomaterial karbon. Menggunakan proses laser satu langkah yang terukur dan murah, film LDCA yang tipis, berpori, dan melekat dengan baik didepositkan ke elektroda, yang kemudian dapat ditempatkan di berbagai struktur perangkat untuk pemantauan udara berkelanjutan. Sensor ini sangat sensitif sehingga dapat mendeteksi hampir 10 ppb NO₂ dalam waktu kurang dari 15 menit dan yang terpenting, dapat beroperasi pada suhu kamar — bahkan berkinerja baik dalam kondisi lembab, lingkungan yang bermasalah bagi banyak sensor lainnya.

Seperti kondensasi pada kaca jendela, bahan nano seperti karbon yang digunakan dalam pengembangan ini, hampir selalu memiliki permukaan air. Biasanya, ini negatif, karena mengganggu teknologi tetapi dalam kasus ini, tim dapat menggunakan lapisan air untuk keuntungan mereka untuk melarutkan NO secara selektif₂ bukan volatil lain yang biasanya ditemukan dalam kondisi sekitar.

Aplikasi potensial untuk sensor dapat mencakup sebagai perangkat keamanan untuk memantau kualitas udara di kamar tidur bayi, untuk membantu menginformasikan rute jalan kaki atau bersepeda terbaik dan waktu untuk menghindari tingkat polusi yang tinggi, dan bahkan oleh agen real estate untuk menyediakan rumah yang prospektif. pembeli dengan informasi tentang NO₂ tingkat di rumah dan area.

Data tersebut juga dapat dimasukkan ke dalam database pemantauan polusi nasional atau di seluruh dunia untuk mempengaruhi tindakan positif terhadap kualitas udara.