物理科技生物学-PHYICA

骆驼的鼻子激发了一种新的湿度传感器

纳米技术 2022-08-25 23:58:09

美国化学学会 受骆驼鼻子的启发,研究人员开发了一种坚韧而灵敏的湿度传感器,用两只戴着手套的手指夹在这里

作者:黄卫国、 骆驼以能在很少的水中生存而闻名

他们还擅长在广阔的沙漠中寻找饮料,使用的鼻子是精致的水分探测器

在ACS Nano的一项新研究中,研究人员描述了一种受骆驼鼻子结构和特性启发的湿度传感器

在实验中,他们发现这种设备可以可靠地检测环境中的湿度变化,包括工业废气和人体皮肤周围的空气

人类有时需要确定空气中是否存在水分,但人们在用鼻子感知水分方面没有骆驼那么熟练

相反,人们必须使用设备来定位干旱环境中的水,或者识别工业设施中的泄漏或分析废气

然而,目前可用的传感器都有明显的缺点

例如,一些装置可能是耐用的,但是对水的存在具有低敏感度

与此同时,阳光会干扰一些高灵敏度的探测器,例如,使它们难以在户外使用

为了设计出一种耐用的智能传感器,甚至可以检测低水平的空气中的水分子,黄卫国、和他们的同事们研究了骆驼的鼻子

骆驼鼻子里狭窄的、卷状的通道形成了一个大的表面区域,里面布满了吸水的粘液

为了模仿鼻子内部的高表面积结构,研究小组创建了一个多孔聚合物网络

在上面,他们放置了被称为两性离子的吸潮分子,以模拟粘液的特性,随着湿度的变化而改变电容

在实验中,该设备经久耐用,可以监测热工业废气中的湿度波动,找到水源位置,并感知人体散发的水分

这种传感器不仅能对人们运动时皮肤排汗的变化做出反应,还能检测到人类手指的存在,甚至能以V形或L形跟随其路径

据研究人员称,这种敏感性表明,这种设备可能成为一种非接触式界面的基础,通过这种界面,人们可以与计算机进行通信

此外,传感器对水分的电反应可以被调节或调整,很像人类神经元发出的信号——他们说,这有可能让它通过人工智能学习

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