氢气传感器的灵感竟来源于蝴蝶的翅膀
在蝴蝶的翅膀上发现的光子纳米结构激发了澳大利亚研究人员的灵感，他们发明了一种新型的、高精确的氢气测量传感器。该装置由墨尔本理工大学的Yilas Sabri和Ahmad Kandjani领导的团队制造。该传感器可在氢燃料的安全工业存储中发挥作用，也可能引导非侵入性医疗诊断新技术的发展。
作为一种有前景的可再生能源，越来越多的氢气被储存在世界各地的大型设施中。由于这种气体极易燃烧，因此需要高度精确的传感器，能够检测出泄漏到空气中的哪怕是最微小的氢痕迹。当今市售的传感器可测量金属氧化物层与氢相互作用时电阻的变化。然而，这些设备需要超过150°C的温度才能运行，并且还对其他类型的气体很敏感，这限制了它们在工业应用中的潜力。
Sabri和Kandjani的团队在研究中采用了更为复杂的方法。通过光来辅助检测传感器中的氢气而不是热量。他们的设计使用光子晶体，但也可以出现在自然界中的光学纳米结构。在这种情况下，研究团队的灵感来自一些蝴蝶的翅膀-蝴蝶有序的微小颠簸图案，使它们的翅膀非常善于吸收光线。为了模仿这种结构，研究人员制作了一个空心二氧化钛纳米球晶格，并将其沉积到电子芯片上。然后，他们在设备上涂覆了钛钯复合材料以增强其灵敏度。
爆炸报警
当被光激活时，该传感器的表面使氢气与氧气反应生成水。水的存在会改变传感器的电阻，从而精确测量空气中的氢含量。该传感器可以测量浓度在10 -40000 ppm范围内。因此，当气体浓度高到足以产生爆炸风险时，它会发出警报。该装置可以区分氢气和其他气体，其选择性超过93％。
该传感器采用既定的制造工艺制造，因此该团队充满信心，可以轻松扩大生产规模，以广泛使用-包括氢燃料电池。此外，传感器检测低水平氢的能力使其适合于医疗应用。通过检测患者呼吸中胃肠道疾病产生的气体，临床医生可以更容易地进行无创诊断和监测程序。
