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一种新型声表面波快速氢气传感技术
2019/10/30 | 作者:超声技术中心 王文 | 【 【打印】【关闭】

  作为一种新兴能源载体和化工原料,氢气具有来源广泛、清洁环保、可循环利用等一系列优点,对推进节能减排,调整能源产业结构和应对全球气候变化有重要意义。但是氢气易燃易爆的本质特点使得快速与高灵敏的氢敏技术在氢气开发利用中的安全防护扮演着极为重要的角色。现有技术在功耗、体积、响应速度及灵敏度等方面均面临瓶颈,难以满足实际应用需求。

  为应对这一难题,中科院声学所王文团队与南开大学杨大驰团队合作,将微纳声表面波器件技术与快速响应的钯铜纳米线氢敏材料相结合,提出并研制了一种秒级响应的新型声表面波氢敏器件。纳米线形态的钯铜氢敏材料具有极高的吸附面积,由此大幅增加了氢敏效率,从而提高传感器响应速度与灵敏度。

  相关研究成果在线发表于学术期刊Sensors and Actuator B

  研究人员利用电化学沉积方法合成的钯铜纳米线(图1)滴涂制备于传感器件表面声表面波传播路径表面,构建出了小尺度声表面波氢敏器件(图2)。结合差分振荡结构的传感电路,对所研制的声表面波氢敏器件进行了测试评价(图3),相对于国内外已报道氢敏元件,传感器实现了快速的传感响应(<4s),此外还具有低检测限(7ppm)、良好选择性和重复性的特点,其灵敏度达1.5kHz/%,在氢能应用中具有很好的应用前景。

  

  图1 钯铜纳米线的制备流程及表征(图/中科院声学所)

  

  图2 沉积钯铜纳米线的声表面波氢敏器件(图/中科院声学所)

  

  图3 声表面波氢敏器件的响应特性测试(图/中科院声学所)

  关键词:

  声表面波;氢气传感器;钯铜纳米线

  参考文献:

  WANG Wen, LIU Xueli, MEI Shenchao, JIA Yana, LIU Mengwei, XUE Xufeng, YANG Dachi, “Development of A Pd/Cu Nanowires Coated SAW Hydrogen Gas Sensor with Fast Response and Recovery”, Sensors and Actuator B, 2019, 287, 157-164. DOI: 10.1016/j.snb.2019.02.047

  论文链接:

  https://doi.org/10.1016/j.snb.2019.02.047

 
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