Kompozyt wykrywający dwutlenek węgla

Foto: Fabio Bergamin / ETH Zürich

Zespół badaczy z Politechniki Federalnej w Zurychu oraz Instytutu Maxa Plancka opracował nowy typ czujnika, który może mierzyć stężenie dwutlenku węgla (CO2). Wszystko dzięki zastosowaniu kompozytu, który zmienia swoją przewodność w zależności od obecnego w środowisku stężenia CO2. Nowy czujnik, w porównaniu z tymi stosowanymi obecnie, jest znacznie mniejszy, ma prostszą konstrukcję i wymaga mniejszego zużycia energii. Inna jest również zasada funkcjonowania nowego czujnika.

Naukowcy utworzyli ze specjalnego kompozytu układ czujników, który pozwala na określenie stężenia CO2 poprzez pomiar oporności elektrycznej. Podstawę materiału kompozytowego stanowią łańcuchowe cząsteczki (polimery), składające się z cieczy jonowych, które przewodzącą prąd w temperaturze pokojowej. Nazwa polimerów jest nieco myląca (ciecz jonowa), gdyż tak naprawdę materiał kompozytowy występuje w formie ciała stałego. Polimery zostały zmieszane ze specyficznymi, nieorganicznymi nanocząsteczkami, które wchodzą w interakcje z CO2. Przewodność materiału kompozytowego w temperaturze pokojowej jest zależna od stężenia CO2. Co istotne, większość materiałów wykazuje zmianę przewodności dopiero w temperaturze kilkuset stopni Celsjusza. Dokładny mechanizm zmiany przewodności w zależności od stężenia CO2 nie jest znany. Badacze podejrzewają, że ma to związek ze wzrostem mobilności naładowanych cząstek w obszarze kontaktu polimeru z nanocząsteczkami.

Nowym czujnikiem można zmierzyć stężenie CO2 w szerokim zakresie, tj. od 0,04% do 0,25% w objętości atmosfery ziemskiej. Naukowcy na całym świecie testują obecnie nowy czujnik w takich zastosowaniach, jak baterie lub składowanie CO2. Innym możliwym zastosowaniem jest pomiar CO2 w powietrzu lub pomiar zawartości powietrza do oddychania podczas nurkowania.

(pj)