導讀：
1、查爾姆斯理工大學開發的傳感器是基於一種光學現象——等離子體，這種現象發生在金屬納米粒子被照亮並捕獲一定波長的光時。
2、這種光學納米傳感器包含數以百萬計的鈀金合金金屬納米顆粒，鈀金合金以其海綿狀的吸收大量氫的能力而聞名。當環境中的氫含量發生變化時，等離子體效應會導致傳感器變色。
3、傳感器周圍的塑料不僅是一種保護，而且通過促進氫分子更快地穿透金屬顆粒，從而更快地被檢測到，從而增加了傳感器的響應時間。與此同時，塑料對環境起著有效的屏障作用，因為除了氫，沒有其他分子能到達納米顆粒，這就防止了失活。
4、該傳感器的效率意味著它能夠在不到一秒的時間內檢測到空氣中0.1%的氫氣，從而滿足汽車行業為未來氫汽車應用設定的嚴格性能目標。
氫是一種清潔的可再生能源載體，可以為汽車提供動力，唯一的排放物是水。不幸的是，氫氣與空氣混合時極易燃燒，因此需要非常有效的傳感器。現在，來自瑞典查爾姆斯理工大學的研究人員提出了第一個氫傳感器，以滿足未來氫動力汽車的性能目標。
研究人員的突破性成果最近發表在著名的科學雜誌《自然材料》上。該發現是一種封裝在塑料材料中的光學納米傳感器。這種傳感器的工作原理是基於一種光學現象——等離子體——當金屬納米粒子被照亮並捕獲可見光時就會發生這種現象。當環境中的氫含量發生變化時，傳感器就會改變顏色。
微型傳感器周圍的塑料不僅可以起到保護作用，而且還是一個關鍵部件。它通過加速將氫氣分子吸收到能夠被探測到的金屬顆粒中，從而提高了傳感器的響應時間。與此同時，塑料作為一個對環境有效的屏障，防止任何其他分子進入從而停用傳感器。因此，該傳感器可以高效且不受干擾地工作，使其能夠滿足汽車工業的嚴格要求——能夠在不到一秒的時間內檢測空氣中0.1%的氫。
“我們不僅開發了世界上最快的氫傳感器，而且還開發了一種隨著時間推移保持穩定、不會失效的傳感器。與今天的氫傳感器不同，我們的解決方案不需要經常重新校準，因為它受到塑料的保護。
Ferry Nugroho在讀博期間，和他的導師讀到一篇科技文章，文章指出目前還沒有人能夠成功地達到未來氫動力汽車對氫傳感器的嚴格響應時間要求。他們意識到他們離目標只有一秒鐘的距離，因此他們測試了自己的傳感器，塑料最初主要是作為一個屏障，但它的工作效果比他們想象的要好，因為它還使傳感器的速度更快。
Ferry Nugroho說：“在那種情況下，沒有什麼能阻止我們。我們想要找到納米顆粒和塑料的最終組合，瞭解它們是如何協同工作的，以及是什麼讓它們如此之快。我們的努力取得了成果。短短几個月，我們就完成了所需的響應時間，以及對促進響應的基本理論理解”。
研究人員展示的氫傳感器。
探測氫氣在很多方面都很有挑戰性。這種氣體不可見，沒有氣味，但易揮發，極易燃燒。它只需要空氣中4%的氫就能產生氫氧氣體，有時也被稱為knallgas，在最小的火花下就能點燃。為了使氫汽車和未來的相關基礎設施足夠安全，必須能夠探測到空氣中極少量的氫。傳感器的速度必須足夠快，以便在火災發生前能夠迅速檢測到洩漏。
查爾姆斯理工大學物理系教授Christoph Langhammer說：”能夠展示一種能夠成為氫動力汽車重大突破的傳感器的感覺非常棒。”
雖然目標主要是使用氫作為能源載體，傳感器也提出了其他可能性。高效的氫傳感器在電力網絡工業、化學和核能工業中都是必需的，而且還可以幫助改善醫療診斷。
Christoph Langhammer說：“我們呼吸中的氫氣量可以為炎症和食物不耐受等問題提供答案。我們希望我們的研究結果能夠廣泛地應用，而不僅僅是一份科學出版物”。
從長遠來看，希望這種傳感器能夠以高效的方式串聯生產，例如使用3d打印機技術。
閱讀更多 國際先進製造 的文章
