نانوکامپوزیتی با کاربرد در حسگرهای تشخیص گازهای سمی ساخته شد
گاز مونواکسید کربن، گازی بدون رنگ، بو و مزه است و در غلظت‌های بالا به راحتی می‌تواند موجب مرگ انسان شود؛ به همین سبب به قاتل خاموش معروف است.
سالانه نشت این گاز در منازل مسکونی موجب مرگ انسان‌های زیادی در سرتاسر جهان می‌شود. همچنین انتشار این گاز و سایر آلاینده‌های محیطی، منجر به آلودگی روز افزون محیط زیست شده که به شکل مستقیم سلامت انسان‌ها و سایر موجودات را تحت تأثیر قرار می‌دهد. از این‌رو، تشخیص سریع میزان گاز مونواکسید کربن و سایر گازهای سمی در محیط از اهمیت بالایی برخوردار است.
علی میرزایی یکی از محققان این طرح گفت: هدف از این تحقیق، طراحی یک حسگر گازی با استفاده از نانوکامپوزیت‌ها جهت تشخیص سریع گاز مونواکسید کربن در دمای پایین بود که برای این منظور، نمونه‌هایی از یک نانوکامپوزیت ساخته شده و عملکرد آن در تعیین و اندازه‌گیری میزان گاز مونواکسید کربن در محیط مورد ارزیابی قرار گرفته است.
وی پیرامون مزایای حسگرهای تولیدی با این نانوکامپوزیت نسبت به کامپوزیت‌های رایج عنوان کرد: از عوامل مهم در طراحی یک حسگر مناسب تشخیص میزان مونواکسید کربن و سایر آلاینده‌های گازی موجود، قابلیت عملکرد آن در دمای پایین و مدت زمان کوتاه در شناسایی گاز است.
وی ادامه داد: حسگر تولید شده در این پژوهش، علاوه بر حساسیت بالا نسبت به گاز مونواکسید کربن در دمای پایین و در مدت زمان بسیار کوتاه، روش ساخت بسیار ساده‌ای دارد؛ لذا در مقایسه با سایر حسگرهای تشخیصی موجود حساس‌تر بوده و بازده بالاتری دارد.
وی با بیان اینکه روش ساخت این حسگر مقرون به صرفه است و پیچیدگی چندانی ندارد، اظهار داشت: مکانیزم تشخیص گاز در حسگرهای اکسید فلزی بر اساس تغییر مقاومت آن‌ها در حضور گاز است و در واقع پس از جذب گاز بر روی سطح ذرات اکسید فلزی، مقاومت آن‌ها تغییر می‌کند که از این خاصیت می‌توان برای تشخیص نوع و غلظت گاز استفاده کرد.
میرزایی عنوان کرد: نانوذرات به علت سطح ویژه‌ی بسیار بالاتری که نسبت به اکسیدهای فلزی معمولی دارند، از قابلیت جذب گاز بیشتری بر روی سطح خود برخوردارند و این امر منجر به حساسیت بیشتر نانو مواد نسبت به دیگر مواد در برابر گاز مونواکسید کربن می‌شود.
به گفته وی، همچنین استفاده از نانوکامپوزیت به دلیل خواص تقویتی آن در مقایسه با ترکیبات رایج، منجر به تشخیص بهتر گاز می‌شود.
وی خاطرنشان کرد: در این پژوهش جهت ساخت حسگر، نانوذرات In۴Sn۳O۱۲ و نانوکامپوزیت‌های In۴Sn۳O۱۲-TeO۲ به روش هیدروترمال سنتز شدند. مشخصه یابی ساختاری و شیمیایی این نمونه‌ها توسط روش‌های مختلف پراش اشعه ایکس (XRD) و میکروسکوپ‌های الکترونی عبوری (TEM)، الکترونی روبشی (SEM)، الکترونی عبوری تونل زنی (STEM) و EDX صورت گرفته است و در نهایت پاسخ گازی حسگرهای متشکل از این نانوکامپوزیت نسبت به گازهای مختلف در دما و غلظت‌های مختلف بررسی شده است.
مهندس علی میرزایی، دانشجوی دکترای مهندسی مواد دانشگاه شیراز و محققانی از دانشگاه Inha کشور کره جنوبی در انجام این طرح همکاری داشته اند. نتایج این کار در مجله Journal of Hazardous Materials (جلد ۳۰۵، سال ۲۰۱۶، صفحات ۱۳۰ تا ۱۳۸) به چاپ رسیده است.
