Ερευνητική ομάδα υπό τον καθηγητή Sungwon Lee από το τμήμα Φυσικής και Χημείας του DGIST ανέπτυξε μια ιεραρχική δομή νάνο-επί-νάνο.
Η τεχνολογία βασίζεται στην απευθείας ανάπτυξη τοιχωμάτων νανοκλίμακας γραφενίου (GNWs) πάνω σε πολυμερείς νανοΐνες. Το επίτευγμα ενισχύει την απόδοση φορετών αισθητήρων αερίου και αναμένεται να αξιοποιηθεί σε συσκευές επόμενης γενιάς για την παρακολούθηση του περιβάλλοντος αναπνοής ή τον εντοπισμό επικίνδυνων αερίων σε βιομηχανικούς χώρους.
Χτίζοντας γραφένιο σε ευαίσθητες ίνες
Για την παρατεταμένη χρήση, οι φορετοί αισθητήρες πρέπει να είναι ελαφριοί, εύκαμπτοι και να επιτρέπουν τη διέλευση του αέρα και της υγρασίας. Τα πλέγματα νανοϊνών προσφέρουν διαπνοή, αλλά η ευαισθησία των πολυμερών στη θερμότητα εμπόδιζε τη χρήση υλικών όπως το γραφένιο.
Η ομάδα ξεπέρασε τον περιορισμό χρησιμοποιώντας πλασματική χημική εναπόθεση ατμών χαμηλής θερμοκρασίας (CVD) πάνω σε θερμοανθεκτικές νανοΐνες. Η μέθοδος επέτρεψε τον σχηματισμό κατακόρυφων τοιχωμάτων γραφενίου κατά μήκος των ινών, διατηρώντας τη μορφολογία του πλέγματος και αυξάνοντας την επιφάνεια αλληλεπίδρασης με τα αέρια.
Από το εργαστήριο στη φορετή εφαρμογή
Η ερευνητική ομάδα διαπίστωσε ότι τα τοιχώματα γραφενίου δημιουργούν ένα φαινόμενο εγκλωβισμού, υποχρεώνοντας τα μόρια του αερίου να παραμένουν περισσότερο χρόνο στους στενούς χώρους ανάμεσά τους. Οι δοκιμές και οι προσομοιώσεις έδειξαν αυξημένες τοπικές συγκρούσεις των μορίων, γεγονός που οδήγησε σε εντονότερη αλληλεπίδραση με την επιφάνεια του γραφενίου.
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Advanced Fiber Materials. Οι ερευνητές εφάρμοσαν τον αισθητήρα σε μάσκα προστασίας, επιβεβαιώνοντας ότι επιτρέπει τη μακροπρόθεσμη παρακολούθηση αερίων χωρίς να θυσιάζεται η διαπνοή.
«Η τεχνολογία αυτή παρουσιάζει μια νέα αρχή σχεδιασμού για την ενίσχυση της αίσθησης μέσω του ελέγχου της κίνησης των μορίων αερίου», δήλωσε ο Lee, σημειώνοντας ότι η προσέγγιση μπορεί να αξιοποιηθεί και σε άλλες φορετές ηλεκτρονικές συσκευές.
