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2020-03-31

高灵敏度传gan器祅aqie籫e竎ong拥墓齝heng:ta需要xu多步zhou,并qie需要特殊洁净室几乎无尘的环jing。来自基尔大学(CAU)的cai料科学和摩尔多瓦技术大学祅a镆窖Чheng的yan究小组现已开发出一种cheng序,可yi使用3D打印来生产极其灵敏qie节能的传gan器。

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来自基尔大学(CAU)的cai料科学系和摩尔多瓦技术大学祅a镆窖Чheng的yan究ren员已经开发出一种生产3D打印传gan器的过cheng,该传gan器可yice量ren的呼吸zhong的丙酮水pingyice量xue糖水ping。(基尔大学)

该团队最近zai著名的专业期刊《nami能源》上jie释说,这种简单qie经济高效祅a椒ㄒ彩视糜诠ひ瞪K钦故镜拇玤an器能够使用namiji的特殊jie构精que地ce量丙酮蒸气的nong度。由于呼吸zhong的丙酮nong度与xue糖水ping相guan,因此yan究小组希望向前mai出一步,为糖尿病患者提供呼气ce试,yi代替每天用手指点刺检查xue糖的水ping。

更大的表面使传gan器更灵敏

新传gan器的特殊表面zai高分辨率电子显微镜下可yi看到:像丙酮这样的气体分子特bie容易缠jiezai直jing仅为20nami的namixiancongzhong。namixian增jia了传gan器表面的chi寸,因此产生了很高的灵敏度。

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显微镜下的传gan器表面

伦na德·西伯特(Leonard Siebert)jie释说:“为了制造这种特殊的jie构,wo们jiare了简单的金属微粒,直到其上形成xu多细的namixian和nami钉。tong过一种开发的特biemo水,wo们可yi使用3D打印机jiang这xie微粒精que地shijia到各种表面上。”作为CAU的功能namicai料工作组的博士yan究员,他正zaiyan究3D打印等添jia剂生产技术。

丙酮和其他气体的多方面cheng序

由于其特殊的传gan器概念,yan究zhong介绍的自动3D打印过cheng可yizai正常的环jing空气zhong进xing。这样,zai几分钟zhi内可yi同shi创建多ge传gan器,而过quzai无尘室zhong要花费几ge小shi。一般情况下,作为传gan器起始cai料的金属ke粒bi须具you一定的chi寸,yi形成特殊的金属丝和nami钉。而该传gan器的起始cai料也可yiyou针对性地变化,改变chi寸和jie构,并能够检ce某种气体。

基尔大学工作组负责ren雷na·阿德隆(Rainer Adelung)教授说:“这reng然是基础yan究,但reng然是最zhong要的基础,但是jiang来可yijiang这一原理用于开发氢气或其他爆炸性和you害气体的传gan器。”

摩尔多瓦技术大学生物医学工cheng学的Oleg Lupan博士jie释说:“表面和体积zhijian正que的高比li至guanzhong要。对于传gan器的灵敏度而言,zai生产shiren们经常面lin挑战:较小的ke粒可yi使用已建立的技术(li如喷wu或真空蒸发系tong)轻松地jiang其应用于表面,而此处需要使用的微粒相对而言youxietai大了。基于这ge原因,wo们考虑使用3D打印机来shijia微粒。摩尔多瓦技术大学的同事zaicai料和设备方面的知识yijiwo们zainamicai料和3D打印方面的经验zai这li完美地进xing了互补。”

能源效率实现了移动应用

yan究ren员介绍说,当you机分子与成品传gan器zhong的众多daoxian相yushi,ta们彼此zhijian会发生强烈反应。这样,ta们会改变传gan器的电阻并释放出qing晰可ce的信号。但是,原则上,只you极少量的电流tong过细xian。因此该传gan器仅xiao耗很少的能量,这也使小型bian携式ce量设眆u晌赡埽琹i如可yitong过zhi能手机直jie读取。

yan究ren员希望这项yan究可yi使该传gan器jiang来用于糖尿病患者的移动bian携蔶iao羝鴆e试zhong。糖尿病患者不bi每天用手指刺几ci检查xue糖水ping,而是可yice量其呼吸zhong的丙酮han量。当缺乏胰岛素shi会产生新陈代谢产物,并tong过呼吸释放出来。yan究报告chen,高度灵敏的传gan器可yique定丙酮值低于1 ppm(每百万ge空气分子zhong的ke粒数),而I型或II型糖尿病患者的呼吸zhong丙酮han量超过2 ppm。


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