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實(shí)時(shí)超快濕度傳感光學(xué)傳感器
來源:賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2022/4/21

超快全色比色濕度傳感器原理圖和原理。

原產(chǎn)于南美洲的大力神甲蟲具有一個(gè)迷人的特點(diǎn),即根據(jù)外部濕度條件改變其外殼顏色。這是因?yàn)榧紫x殼的內(nèi)部由帶有方孔的多孔格子結(jié)構(gòu)組成。當(dāng)特定波長的光照射到外殼上時(shí),它會反射它們并顯示不同的顏色;這些波長會根據(jù)濕度而變化。近期,有人提出了一種像這種甲蟲一樣根據(jù)濕度改變顏色的傳感器,其速度比傳統(tǒng)的光學(xué)傳感器快 10,000 倍。


由 Junsuk Rho 教授(化學(xué)工程系和機(jī)械工程系)和博士領(lǐng)導(dǎo)的 POSTECH 研究團(tuán)隊(duì)。候選人 Chunghwan Jung 和 Jaehyuck Jang(化學(xué)工程系),與 Sung-Hoon Hong 和 Soo-Jung Kim 博士(電子和電信研究所,ETRI)和 Young Min Song 教授(光州科學(xué)技術(shù)研究所,GIST)合作),開發(fā)了一種超快的濕度響應(yīng)比色傳感器。該研究的結(jié)果發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上。


使用光的傳感器已經(jīng)在我們的日常生活中用于心電圖和空氣質(zhì)量測量。這些傳感器使用光來檢測周圍環(huán)境的變化并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。


研究小組制造了一種比色傳感器,該傳感器由金屬-水凝膠-金屬結(jié)構(gòu)組成,使用無序金屬納米顆粒層(殼聚糖水凝膠)和反射基板。當(dāng)外界濕度變化時(shí),由于殼聚糖水凝膠在潮濕狀態(tài)下膨脹,在干燥狀態(tài)下反復(fù)收縮的特性,傳感器的諧振頻率也會發(fā)生變化。


這種新型傳感器擁有超快的速度,比傳統(tǒng)的基于法布里-珀羅干涉儀的光學(xué)傳感器快 10,000 倍。這種快速的反應(yīng)速度要?dú)w功于構(gòu)成傳感器的納米顆粒之間的多孔空間,就像甲蟲的外殼會根據(jù)濕度改變顏色。


“這種新的濕度傳感器的特殊之處在于,即使使用了納米材料和納米結(jié)構(gòu),它也可以以低成本實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的可擴(kuò)展性,”領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的 Rho 教授解釋說!皩穸让舾械牟噬袼匾敕(wěn)定代碼中,可以應(yīng)用于對濕度敏感的電子設(shè)備、鈔票、護(hù)照和身份證的穩(wěn)定標(biāo)簽。”

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