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                      武漢甲醛檢測分析開發出可檢測甲醛的小型傳感器研究過程
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                      武漢甲醛檢測

                      時間 : 2021-08-11 18:15 瀏覽量 : 703

                      武漢甲醛檢測 與 AIST 合作開發了一種小型傳感器,可以持續監測導致病態建筑綜合癥的甲醛。過去,每次測量都需要更換檢測標簽,但可以通過開發一種傳感器材料來實現連續監測,這種材料在暴露于甲醛時會改變其電導率,并在清潔空氣中恢復其電導率。通過與智能手機等結合,有望實現不斷檢測甲醛氣體產生的系統。

                      用作建筑材料防腐劑的甲醛存在危害健康的問題(病房綜合癥),也被懷疑具有致癌性。因此,世界衛生組織建議將室內甲醛濃度保持在 0.08 ppm 以下(注:1 ppm 代表百萬分之幾)。但是檢測甲醛需要昂貴的大型設備,小設備每次測量都需要更換檢測標簽,連續監測存在問題。

                      武漢甲醛檢測分析開發出可檢測甲醛的小型傳感器研究過程

                      武漢測甲醛開發了一種傳感器材料,可以使用納米材料之一的碳納米管重復檢測甲醛。具有半導體特性的碳納米管可響應酸性氣體而增加其導電性。甲醛本身是中性的,但通過與甲醛反應時產生極少量酸性氣體的物質結合,碳納米管的電導率發生變化,即可檢測出甲醛。當用歐姆表測量電導率的變化時,甲醛的檢測限在 0.016 ppm 處極為敏感,傳感器可以通過清潔空氣去除酸性氣體而重復使用。

                      通過將這種傳感器材料與兩個 LED 相結合,我們制作了一個小型設備的原型,該設備可以不斷監測甲醛的產生。只有一個 LED 連接到傳感器材料,當傳感器暴露在甲醛中時,它變得更導電,所以只有一個 LED 增加了它的亮度。通過比較兩個 LED 的亮度,我們能夠檢測到 0.9ppm 的甲醛濃度。
                      一個不斷監測甲醛生成的原型小型設備的照片

                      這次開發的傳感器材料可以很容易地集成到智能手機等通用電子設備中,因此通過融合傳感器和信息通信技術,一個安全可靠的社會可以遠程實時檢測甲醛氣體的產生。希望能為建設做出貢獻。

                      武漢甲醛檢測分析開發出可檢測甲醛的小型傳感器研究過程

                      武漢甲醛檢測告訴你小型傳感器的研究背景
                       
                      甲醛被用作建筑材料的防腐劑,但問題是建筑材料釋放的蒸汽會危害健康(病房綜合癥)。甲醛也被懷疑是致癌的。因此,世界衛生組織將室內甲醛濃度設定為0.08。建議將其保持在ppm (1) 以下。

                      市面上有檢測甲醛的傳感器,使用化學反應變色,但很多需要昂貴且大型的設備,或者每次測量后都需要更換檢測標簽,連續監測甲醛存在挑戰。使用這種類型的傳感器時,每次都需要進行手動測量,以檢查是否存在有害物質。如果在意外情況下產生有害物質,則存在長期接觸有害物質的風險。因此,需要一種能夠隨時自動監測有害物質并在檢測到有害物質時通知危險的傳感器。

                      被稱為納米材料之一單壁碳納米管(2)是作為類半導體和金屬性質的混合物合成的,但可以將半導體類型和金屬類型分開。由于半導體型單壁碳納米管的導電性隨酸性或堿性物質發生顯著變化,因此有望用作小型化學傳感器。然而,由于甲醛是中性分子,幾乎不會改變半導體型單壁碳納米管的導電性,因此沒有報道使用單壁碳納米管的甲醛傳感器具有實用性能。

                      武漢甲醛檢測機構分析研究內容和結果
                       
                      本課題組重點研究了甲醛蒸氣(HCHO)與鹽酸羥胺(NH 2 OH?HCl)反應生成鹽酸氣體(HCl)的化學反應。產生的少量鹽酸氣體剝奪了半導體型單壁碳納米管的電子并增加了它們的導電性。當用清潔空氣去除鹽酸氣體時,半導體型單壁碳納米管的導電性恢復。因此,可以通過測量由半導體型單壁碳納米管橋接的電極之間的電阻值來量化甲醛。

                      武漢甲醛檢測分析開發出可檢測甲醛的小型傳感器研究過程

                      詳細檢查的結果發現,將鹽酸羥胺和半導體型單壁碳納米管間隔排列,而不是直接混合,可以獲得良好的甲醛響應。甲醛蒸氣與鹽酸羥胺的反應是不可逆的,但幾毫克的鹽酸羥胺與甲醛的ppm濃度相比是過量的,因此反應甲醛蒸氣時會產生極少量的鹽酸氣體。并且傳感器可以長時間重復使用。

                      當用歐姆表精確測量電導率的變化時,本次獲得的傳感器在接近實際使用的氣氛(空氣中、在空氣中。在22°C和36%的濕度下能夠被檢測到。檢測限為 0.016 ppm,非常靈敏。

                      相對于甲醛的電導率變化率 (0.05-6.7 ppm)。
                       
                      此外,該傳感器對甲醛顯示出高選擇性,而 0.19 ppm 甲醛可使電導率增加約 12%,而水蒸氣、甲醇蒸氣、甲苯蒸氣等數百至數千 ppm 的電導率僅降低 1- 7%。換言之,該傳感器可以說對甲醛具有極高的選擇性和判別能力。

                      武漢甲醛檢測分析開發出可檢測甲醛的小型傳感器研究過程

                      武漢甲醛檢測公司告訴你對甲醛和其他蒸氣的響應比較
                       
                      通過將這種傳感器材料集成到僅由電池、發光二極管和固定電阻組成的簡單電子電路中,我們還制作了一個可以持續監測甲醛的小型設備的原型

                      將用鹽酸羥胺改性的傳感器和固定電阻并聯,并分別連接發光二極管。傳感器的初始電阻值設置為20 kΩ左右,與固定電阻相同。在傳感器接觸甲醛之前,兩個發光二極管的亮度看起來是一樣的。當傳感器暴露在甲醛中時,傳感器的電導率增加,從而增加了與傳感器相連一側的發光二極管的亮度。

                      換句話說,如果兩個發光二極管的亮度存在差異,則表明存在甲醛。通過設計電路,我認為可以使蜂鳴器發聲并無線傳輸信息。這個簡單的設備能夠檢測到超過 0.9 ppm 的甲醛。

                      我們希望它對醫療場所和工廠等經常處理甲醛(或福爾馬林溶液)的工作場所的員工健康管理有用。我們也相信,通過進一步提高傳感器材料的靈敏度,我們將來能夠達到世界衛生組織設定的標準值(0.08 ppm)。

                      武漢甲醛檢測分析開發出可檢測甲醛的小型傳感器研究過程

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