تحقیقات اخیر در موسسه پلی تکنیک رنسلر نشان می‌دهد که فوم گرافنی می‌تواند در حسگرهای گازی تجاری برای شناسایی گازهای خطرناک و مواد شیمیایی منفجره مورد استفاده قرار گیرد. این کشف مسیر ساخت حسگرهای گازی را هموار می‌کند.
استفاده از فوم گرافنی برای ساخت حسگر گازی
تحقیقات اخیر در موسسه پلی تکنیک رنسلر نشان می‌دهد که فوم گرافنی می‌تواند
در حسگرهای گازی تجاری برای شناسایی گازهای خطرناک و مواد شیمیایی منفجره
مورد استفاده قرار گیرد. این کشف مسیر ساخت حسگرهای گازی را هموار می‌کند.
این حسگر جدید قادر است آمونیاک و دی‌اکسید نیتروژن در غلظت‌های بسیار کم
نظیر ۲۰ ppm را شناسایی کند. جنس آن از ورقه‌های گرافنی بوده که روی
ساختارهای فوم مانند ایجاد می‌شود. ابعاد این فوم در حد یک تمبر پستی بوده
و دارای ضخامت بسیار اندکی است. در نتیجه حسگر تولید شده انعطاف‌پذیر است،
انعطاف‌پذیری مشکلی بوده که مانع تجاری سازی حسگرهای گازی مبتنی بر
نانوساختار شده است.
نیخیلی کوراتکار، از رهبران این تیم تحقیقاتی در آزمایشگاه ملی شنیانگ از
آکادمی علوم چین، می‌گوید ما از این کشف بسیار هیجان زده شده‌ایم، به‌نظر
می‌رسد بتوان از آن در ساخت حسگر استفاده کرد. نتایج نشان می‌دهد که این
حسگر بتواند دی‌اکسید نیتروژن و آمونیاک را در دمای اتاق با حساسیت بیشتری
نسبت به حسگرهای گازی موجود در بازار شناسایی کند.
در طول دهه گذشته محققان نشان دادند که نانوساختارهای منفرد نسبت به مواد شیمیایی و
گازهای مختلف حساسیت شدیدی دارند. ساخت حسگرهای گازی مبتنی بر نانوساختارها بسیار
پیچیده، گران‌قیمت بوده و محصول تولید شده غیرقابل اعتماد است. برای ساخت این نوع
حسگرها باید بتوان نانوساختارها را تولید کرد و در جای مناسب قرار داد. این
فرآیندها بسیار پر هزینه است. ساختاری که توسط این تیم تحقیقاتی روی فوم ایجاد شده،
تمام ویژگی‌های یک نانوساختار منفرد را داراست اما به‌دلیل ابعاد بزرگ، کار با آن
ساده‌تر است. این گروه، گرافن را روی یک ساختار فومی از جنس نیکل ساخته‌اند. بعد از
زدایش فوم، آن چیزی که باقی می‌ماند شبکه‌ای از گرافن فوم مانند است. ساختار دیواره
این شبکه شبیه فنس است.
در صورت وجود دی‌اکسید نیتروژن یا آمونیاک در اتمسفر، این مواد به سطح شبکه گرافنی
متصل شده و موجب تغییر هدایت الکتریکی گرافن می‌شوند. این تغییر توسط دستگاه
به‌عنوان سیگنال حضور این گازها تلقی می‌شود.
برای زدودن مواد چسبیده به گرافن، کافی است که به آن جریان ۱۰۰ میلی‌آمپر اعمال
کرد. این کار تاثیر منفی روی عملکرد حسگر ندارد که این بدان معناست که فرآیند حسگری
برگشت پذیر است.
نتایج این تحقیق در قالب مقاله‌ای تحت عنوان High Sensitivity Gas Detection Using
a Macroscopic Three-Dimensional Graphene Foam Network در نشریه Scientific
Reports به چاپ رسیده است.
