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- 美開發(fā)出僅原子大小石墨烯傳感器
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2014/6/4
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)報道，美國航空航天局(NASA)開發(fā)出只有原子大小的基于石墨烯材質(zhì)的微型傳感器，用以檢測地球高空大氣層的微量元素，以及航天器上的結(jié)構(gòu)性缺陷。
NASA戈達(dá)德太空飛行中心技術(shù)專家蘇丹娜說，兩年前其研究團(tuán)隊(duì)就開始以石墨烯為基礎(chǔ)研究開發(fā)制造納米大小的探測器，以探測大氣層上空的原子氧和其他微量元素，從飛機(jī)機(jī)翼到航天器總線一切的結(jié)構(gòu)性壓力。該中心機(jī)械系統(tǒng)分部首席助理杰夫·斯圖爾特說：“石墨烯最酷的是其自身屬性，這為研究提供了大量的可能性。坦率地說，我們才剛剛開始。”
一年多以前，蘇丹娜的團(tuán)隊(duì)開始研發(fā)基于化學(xué)氣相沉積(CVD)技術(shù)的石墨烯設(shè)備。他們在一個真空室中放置一個金屬基體并注入氣體，生成所需的薄膜。現(xiàn)在，該團(tuán)隊(duì)已可以成功地生產(chǎn)出高品質(zhì)的石墨烯片。蘇丹娜說：“這種材料最有前景的應(yīng)用之一是作為一種化學(xué)傳感器。”
現(xiàn)在，該研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出小型化、低質(zhì)量、低功耗石墨烯傳感器，可以測量大氣層上空中的氧原子量。而大氣層上空中的氧原子量來自于太陽紫外線輻射分解氧分子時所創(chuàng)建，其生成的相關(guān)元素具有高度腐蝕性。當(dāng)衛(wèi)星飛過大氣層上空，會受到這種化學(xué)物質(zhì)以每秒約5英里(約8公里)的時速攻擊，從而嚴(yán)重破壞航天器的常用材料，如聚酰亞胺薄膜。
雖然科學(xué)家們相信氧原子組成了低地球軌道上稀薄大氣層的96%，但是在測量其密度和更準(zhǔn)確地確定其在大氣阻力中的作用時發(fā)現(xiàn)，其可能導(dǎo)致軌道航天器過早地失去高度降至地球。研究人員說：“我們?nèi)匀徊恢姥踉釉诤教炱魃蟿?chuàng)建的拖曳力的影響;不知道原子與航天器之間轉(zhuǎn)移的動量是多少，而這是很重要的，因?yàn)楣こ處熆筛鶕?jù)這種影響來評估航天器的壽命，以及飛船在重新回到地球大氣層之前會飛多長時間。”
蘇丹娜表示，石墨烯傳感器對此提供了一個很好的解決方案。當(dāng)石墨烯吸收氧原子，材料的電阻會產(chǎn)生變化，石墨烯傳感器可迅速測量出一個更精確的密度。“這真令人興奮，我們希望可以計(jì)算頻率阻值的變化，大大簡化測量氧原子的操作步驟。”
蘇丹娜說，這種化學(xué)傳感器不只可以測量氧原子，也可測量甲烷、一氧化碳和其他行星的氣體，以及從行星內(nèi)部釋出的氣態(tài)物質(zhì)。
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